{"id":9387,"date":"2021-06-30T15:27:09","date_gmt":"2021-06-30T18:27:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=9387"},"modified":"2021-07-07T15:23:01","modified_gmt":"2021-07-07T18:23:01","slug":"socio-da-sbpmat-escreve-artigo-de-revisao-a-convite-da-materials-horizons-sobre-tecnica-desenvolvida-em-seu-grupo-de-pesquisa-para-obtencao-de-filmes-finos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/socio-da-sbpmat-escreve-artigo-de-revisao-a-convite-da-materials-horizons-sobre-tecnica-desenvolvida-em-seu-grupo-de-pesquisa-para-obtencao-de-filmes-finos\/","title":{"rendered":"S\u00f3cio da SBPMat escreve artigo de revis\u00e3o a convite da Materials Horizons sobre t\u00e9cnica desenvolvida em seu grupo de pesquisa para obten\u00e7\u00e3o de filmes finos."},"content":{"rendered":"

\"Prof<\/a>
Prof Aldo Zarbin<\/figcaption><\/figure><\/p>\n

Em 2010, o professor Aldo Jos\u00e9 Gorgatti Zarbin e coautores publicavam o primeiro artigo sobre uma t\u00e9cnica, simples e barata, que permite obter filmes finos de alta qualidade na interface entre dois l\u00edquidos imisc\u00edveis, como \u00e1gua e \u00f3leo. A rota consiste, basicamente, em dispersar o material que se deseja processar em um dos l\u00edquidos e agitar o sistema. Depois disso, se os par\u00e2metros do processo s\u00e3o devidamente controlados, a natureza se encarrega de organizar o material na interface dos l\u00edquidos, gerando um filme s\u00f3lido que pode ser facilmente depositado sobre outros materiais.<\/p>\n

A descoberta parecia promissora, e, ao longo da d\u00e9cada seguinte, o Grupo de Qu\u00edmica de Materiais da Universidade Federal do Paran\u00e1 (UFPR), liderado por Zarbin, continuou dedicando esfor\u00e7os a entender e dominar o processo, e a test\u00e1-lo com diversos materiais, substratos e aplica\u00e7\u00f5es. Os resultados foram al\u00e9m do esperado. A \u201crota interfacial l\u00edquido\/l\u00edquido\u201d, como foi denominada, permite n\u00e3o apenas processar praticamente todos os materiais em forma de filmes, mas tamb\u00e9m sintetiz\u00e1-los e modificar sua superf\u00edcie – tudo em uma mesma etapa, dentro do ambiente \u201cm\u00e1gico\u201d da interface entre os l\u00edquidos.<\/p>\n

Em 2020, dez anos depois do primeiro artigo, Aldo Zarbin foi convidado pela Materials Horizons<\/em>, revista cient\u00edfica da Royal Society of Chemistry<\/em> com fator de impacto 12,319, a escrever um artigo de revis\u00e3o sobre esta t\u00e9cnica desenvolvida e otimizada no Brasil. O review<\/em> foi publicado no in\u00edcio deste ano.<\/p>\n

Nesta entrevista, o cientista Aldo Zarbin, que \u00e9 s\u00f3cio da SBPMat, fala um pouco sobre as caracter\u00edsticas e possibilidades desta rota de obten\u00e7\u00e3o de filmes finos – materiais cada vez mais demandados em \u00e1reas t\u00e3o diversas como energia e sa\u00fade. De fato, a fina espessura e a grande \u00e1rea superficial dos filmes finos permitem controlar as propriedades de um sistema sem modifica-lo substancialmente e sem utilizar grandes quantidades de material.<\/p>\n

Aldo Zarbin<\/strong><\/a>\u00a0\u00e9 professor titular do Departamento de Qu\u00edmica da UFPR. \u00c9 graduado (1990), mestre (1993) e doutor (1997) em Qu\u00edmica pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). \u00c9 fellow da Royal Society of Chemistry<\/em> e membro titular da Academia Brasileira de Ci\u00eancias (ABC). Foi presidente da Sociedade Brasileira de Qu\u00edmica de 2016 a 2018 e atua como vice-coordenador do Instituto Nacional de Ci\u00eancia e Tecnologia de Nanomateriais de Carbono. O cientista \u00e9 autor de mais de 170 artigos cient\u00edficos. Segundo o Google Scholar, seus trabalhos re\u00fanem mais de 6.800 cita\u00e7\u00f5es e seu \u00edndice h \u00e9 de 47.<\/p>\n

Boletim da SBPMat: – Conte-nos um pouco da hist\u00f3ria do desenvolvimento da rota interfacial l\u00edquido\/l\u00edquido. <\/strong><\/p>\n

Aldo Zarbin: – N\u00f3s v\u00ednhamos trabalhando com interfaces entre l\u00edquidos imisc\u00edveis desde 2001, na s\u00edntese de nanopart\u00edculas de prata e ouro pelo chamado m\u00e9todo de Brust. Inovamos na \u00e9poca na prepara\u00e7\u00e3o de nanocomp\u00f3sitos com polianilina, fazendo a polimeriza\u00e7\u00e3o diretamente no sistema bif\u00e1sico. Na disserta\u00e7\u00e3o de mestrado de Rodrigo V. Salvatierra (que se iniciou em 2008 sob minha orienta\u00e7\u00e3o e teve a co-orienta\u00e7\u00e3o da Profa. Marcela M. Oliveira, da UTFPR), a proposta era preparar nanocomp\u00f3sitos entre nanotubos de carbono e polianilina em sistema bif\u00e1sico, e durante o desenvolvimento do trabalho notamos que em determinadas condi\u00e7\u00f5es experimentais o produto se formava na interface entre os dois l\u00edquidos, na forma de uma pel\u00edcula extremamente resistente. Descobrimos que esse filme interfacial se mantinha \u00edntegro, e desenvolvemos um sistema simples para remov\u00ea-lo sobre substratos s\u00f3lidos, chegando \u00e0 conclus\u00e3o de que era poss\u00edvel realizar a deposi\u00e7\u00e3o sobre qualquer tipo de substrato, e mantendo uma elevada qualidade \u00f3ptica. Com base nessas evid\u00eancias experimentais, come\u00e7amos a trabalhar para compreender o fen\u00f4meno e explicar o mecanismo de forma\u00e7\u00e3o, o que resultou no nosso primeiro trabalho publicado sobre o tema, na Chemistry of Materials<\/em> da American Chemical Society<\/em> em 2010. Demonstramos nesse trabalho, \u00a0a prepara\u00e7\u00e3o de diferentes filmes transparentes entre polianilina e nanotubos de carbono, com diferentes propor\u00e7\u00f5es entre os componentes, com um forte trabalho de caracteriza\u00e7\u00e3o e a explica\u00e7\u00e3o do mecanismo de forma\u00e7\u00e3o. A partir desse primeiro trabalho, naturalmente passamos a estudar a possibilidade de extens\u00e3o da t\u00e9cnica para outros materiais, e tamb\u00e9m visando aplica\u00e7\u00f5es reais. A tese de doutorado do Rodrigo V. Salvatierra (que foi agraciada com o Pr\u00eamio Capes de tese de 2015 na \u00e1rea de Qu\u00edmica) mostrou a primeira aplica\u00e7\u00e3o, como eletrodo transparente em uma c\u00e9lula solar org\u00e2nica. O trabalho foi publicado na Advanced Functional Materials<\/em> (Wiley) em 2013, em colabora\u00e7\u00e3o com o grupo da Profa. Lucimara S. Roman, do DFIS-UFPR. Em paralelo, v\u00e1rias outros trabalhos de disserta\u00e7\u00e3o de mestrado e tese de doutorado foram sendo realizados, para otimizar o processo, para compreender o papel da interface, para ampliar o n\u00famero de materiais, para demonstrar aplica\u00e7\u00f5es diferenciadas, fazendo com que cheg\u00e1ssemos aos dias atuais com uma compreens\u00e3o bem significativa de todo o processo, e demonstra\u00e7\u00f5es de aplica\u00e7\u00e3o em sensores, c\u00e9lulas solares, supercapacitores e baterias flex\u00edveis e transparentes, eletrodos transparentes, catalisadores, materiais eletrocr\u00f4micos, dentre outras.<\/p>\n

Boletim da SBPMat: – Como foi recebida a t\u00e9cnica pela comunidade cient\u00edfica ao longo do tempo?<\/strong><\/p>\n

Aldo Zarbin: – A t\u00e9cnica contou com uma aceita\u00e7\u00e3o muito grande na comunidade cient\u00edfica porque possui v\u00e1rios diferenciais. O principal deles \u00e9 a possibilidade de aliar em um \u00fanico sistema a prepara\u00e7\u00e3o de materiais altamente sofisticados, conjuntamente com seu processamento como filme fino. Preparar material j\u00e1 processado \u00e9 uma vantagem fant\u00e1stica na \u00e1rea, visando aplica\u00e7\u00f5es em diferentes dispositivos e sistemas.\u00a0 Assim, materiais multicomponentes imposs\u00edveis de serem depositados como filme pelas rotas conhecidas, principalmente filmes transparentes, puderam ser preparados a partir dessa t\u00e9cnica. Esse diferencial fez com que os trabalhos fossem aceitos e publicados em revistas de alto impacto, e nos possibilitou o convite para apresentar semin\u00e1rios em diferentes congressos e institui\u00e7\u00f5es no Brasil e no exterior, culminando com a publica\u00e7\u00e3o desse review<\/em> a convite na Materials Horizons<\/em>. Al\u00e9m disso, v\u00e1rios laborat\u00f3rios mundo afora passaram a utilizar a t\u00e9cnica, e citar os trabalhos desenvolvidos aqui no GQM-UFPR.<\/p>\n

Boletim da SBPMat: – Comente em que medida esta rota e os fen\u00f4menos a ela associados eram in\u00e9ditos quando voc\u00ea e seus colaboradores desenvolveram a t\u00e9cnica.<\/strong><\/p>\n

Aldo Zarbin: – De forma resumida, a t\u00e9cnica tira vantagem da alta tens\u00e3o interfacial entre dois l\u00edquidos imisc\u00edveis, para estabilizar s\u00f3lidos nessa interface visando minimizar essa tens\u00e3o. Esse processo de estabiliza\u00e7\u00e3o de s\u00f3lidos em interfaces entre l\u00edquidos imisc\u00edveis j\u00e1 \u00e9 conhecido h\u00e1 muito tempo, desde as chamadas emuls\u00f5es de Pickering no in\u00edcio do s\u00e9culo XX, e foi muito estudado pela comunidade cient\u00edfica nos anos recentes, o que facilitou muito o nosso trabalho. Tamb\u00e9m v\u00e1rios grupos vinham publicando resultados com a explora\u00e7\u00e3o de materiais estabilizados nessas interfaces, como nanopart\u00edculas de metais e semicondutores, nanotubos de carbono e diferentes pol\u00edmeros. O nosso diferencial e ineditismo foi, em primeiro lugar, demonstrar que \u00e9 poss\u00edvel estabilizar esse s\u00f3lido de forma a conectar as unidades, dando um car\u00e1ter de filme homog\u00eaneo e est\u00e1vel, e n\u00e3o simplesmente um \u201caglomerado\u201d de s\u00f3lido na interface. Isso \u00e9 controlado por par\u00e2metros experimentais que foram otimizados e descritos por n\u00f3s; em segundo lugar, fomos os primeiros a demonstrar que esse filme poderia ser retirado da interface l\u00edquido\/l\u00edquido para ser depositado sobre diferentes substratos, ou seja, usar esse fen\u00f4meno conhecido como uma t\u00e9cnica de deposi\u00e7\u00e3o de filmes finos; e finalmente, fomos pioneiros na s\u00edntese de materiais multicomponentes diretamente no sistema l\u00edquido\/liquido, em um processo one-pot<\/em> e one-step<\/em>, onde o material multicomponente j\u00e1 \u00e9 sintetizado e processado na forma de filme.<\/p>\n

Boletim da SBPMat: – Aproveite este espa\u00e7o para divulgar a rota interfacial l\u00edquido\/l\u00edquido, com as suas vantagens e limita\u00e7\u00f5es, na comunidade de Ci\u00eancia e Tecnologia de Materiais, pensando nas pessoas que poderiam utiliz\u00e1-la. <\/strong><\/p>\n

Aldo Zarbin: – Inicialmente vamos \u00e0s vantagens da t\u00e9cnica, pensando somente na deposi\u00e7\u00e3o de filmes, independente do material (ou seja, se partimos de um material j\u00e1 existente, ou se usamos a t\u00e9cnica para inicialmente sintetizar o material): i) extremamente barata; ii) extremamente segura; iii) n\u00e3o requer temperatura, nem press\u00e3o, nem aparato experimental sofisticado; iv) permite deposi\u00e7\u00e3o sobre substratos de qualquer formato, e qualquer composi\u00e7\u00e3o, pl\u00e1sticos inclu\u00eddos; v) permite controle de espessura do filme; vi) produz filmes transparentes; vii) produz filmes de alguns materiais que n\u00e3o s\u00e3o poss\u00edveis de serem produzidos por t\u00e9cnicas convencionais, sendo especialmente indicado para materiais insol\u00faveis e dif\u00edceis de serem tratados, como nanocomp\u00f3sitos por exemplo.
\nQualquer aplica\u00e7\u00e3o industrial que necessite de recobrimento de pe\u00e7as ou substratos pode ser beneficiada pela t\u00e9cnica, utilizando o material correto para o fim desejado: aplica\u00e7\u00f5es anticorros\u00e3o; prote\u00e7\u00e3o contra ataques qu\u00edmicos; blindagem eletromagn\u00e9tica; dissipa\u00e7\u00e3o est\u00e1tica; sensores de movimento, press\u00e3o, rachadura, gases; recobrimentos inteligentes; janelas eletrocr\u00f4micas; aplica\u00e7\u00f5es em energia, como c\u00e9lulas solares, baterias e supercapacitores; como catalisadores etc.<\/p>\n

As limita\u00e7\u00f5es tamb\u00e9m est\u00e3o destacadas no review. A principal delas \u00e9 que ainda \u00e9 um m\u00e9todo de laborat\u00f3rio, n\u00e3o temos nenhuma experi\u00eancia com escalonamento, ou seja, um processo que permita a produ\u00e7\u00e3o em larga escala, o que \u00e9 um requerimento b\u00e1sico para aplica\u00e7\u00f5es industriais.\u00a0 Um outro problema \u00e9 que ainda n\u00e3o temos experi\u00eancia de recobrimento de grandes \u00e1reas, em escala de metros quadrados, por exemplo.\u00a0 Ambas as limita\u00e7\u00f5es s\u00e3o problemas de engenharia que acredito que possam ser facilmente contorn\u00e1veis, com investimento em pesquisa e desenvolvimento na t\u00e9cnica.<\/p>\n

\"<\/a>
Imagem publicada originalmente em Mater. Horiz., 2021,8, 1409-1432.<\/figcaption><\/figure>\n
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Refer\u00eancia do artigo de revis\u00e3o:\u00a0<\/strong>Liquid\u2013liquid interfaces: a unique and advantageous environment to prepare and process thin films of complex materials.<\/em> Aldo J. G. Zarbin. Mater. Horiz., 2021,8, 1409-1432. Dispon\u00edvel em formato open access<\/em> em https:\/\/doi.org\/10.1039\/D0MH01676D<\/a>.<\/p>\n

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