Pesquisadores em destaque: Entrevistas com vencedores do Prêmio CAPES de Tese.



No dia 7 de dezembro passado, em Brasília, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) entregou os prêmios às melhores teses de doutorado defendidas em 2016 em programas de pós-graduação do Brasil. Os autores das teses selecionadas receberam diploma, medalha e uma bolsa de pós-doutorado nacional de até 12 meses, além de passagem e diária para o autor e um orientador da tese para participação na cerimônia de premiação.

O Boletim da SBPMat entrevistou alguns dos vencedores, premiados por trabalhos realizados sobre temas da área de Materiais. Conheça estes quatro  jovens doutores e seus trabalhos.

Entrevista com Eliézer Fernando de Oliveira, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Materiais

box eliezerNo mestrado, Eliézer Fernando de Oliveira, licenciado em Física, já tinha mergulhado no tema dos polímeros condutores para uso em células solares. No doutorado, o mergulho continuou, com ótimos resultados. De fato, ele conseguiu determinar que é possível, por meio de métodos computacionais, prever determinadas propriedades de novos polímeros para escolher, antes de fabricá-los, os mais adequados à aplicação desejada. Usando esse método, Eliézer de Oliveira sugeriu na tese uma série de novos polímeros que seriam mais eficientes do que os utilizados até o momento para converter energia solar em elétrica em células solares. Durante o doutorado, Oliveira utilizou intensamente os recursos computacionais do Núcleo de Computação Científica da UNESP e realizou um estágio no Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (Espanha). Atualmente, Oliveira é bolsista de pós-doutorado na Unicamp.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a mais relevante contribuição da tese premiada?

Esquema de uma célula solar orgânica.
Esquema de uma célula solar orgânica.

Eliézer de Oliveira: – Meu trabalho de doutorado focou na busca novos materiais orgânicos, mais especificamente polímeros condutores, para o uso em camadas ativas (onde ocorre a conversão da energia solar em elétrica) de células solares de maneira a obter tais materiais de forma planejada utilizando métodos de cálculo da estrutura eletrônica de materiais. Este trabalho contribuiu para a área, uma vez que sugerimos vários novos polímeros que apresentavam propriedades eletrônicas e de transporte de carga melhores do que aqueles que já eram utilizados. O aspecto mais relevante do trabalho, a meu ver, foi o fato de demostramos que existe uma forma de prever de antemão as propriedades eletrônicas e ópticas de novos copolímeros de comonômeros similares. Nesses tipos de polímeros, a unidade de repetição (monômero) é formada por dois comonômeros que são similares entre si (baseados no mesmo composto), diferenciando apenas nos grupos funcionais que estão presentes em cada comonômero. Dessa forma demonstramos que, por meio de uma relação linear, podemos determinar as propriedades eletrônicas e ópticas de um copolímero construído através de composições variadas de comonômeros similares. Com isto, pode-se fazer uma análise inicial e escolher os copolímeros que realmente apresentem uma real aplicação para que possam ser posteriormente sintetizados.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada (papers, patentes, produtos, startups, outros prêmios etc.).

Eliézer de Oliveira: – Foram publicados 8 artigos científicos relacionados ao tema de minha tese de doutorado:

  • Oliveira, E. F.; Lavarda, F. C. Effect of the length of alkyl side chains in the electronic structure of conjugated polymers. Mat. Res. 2014, 17, 1369-1374 (DOI: 10.1590/1516- 1439.278814)
  • Oliveira, E. F.; Lavarda, F. C. Molecular design of new P3HT derivatives: Adjusting electronic energy levels for blends with PCBM. Mater. Chem. Phys. 2014, 148, 923-932 (DOI: 10.1016/j.matchemphys.2014.09.002)
  • Oliveira, E. F.; Lavarda, F. C. Copolymers with similar comonomers: tuning frontier orbital energies for application in organic solar cells. Polym. Eng. Sci. 2016, 56, 479-487 (DOI: 10.1002/pen.24275).
  • Oliveira, E. F.; Roldao, J. C.; Milián-Medina, B.; Lavarda, F. C.; Gierschner, J.; Calculation of low bandgap homopolymers: Comparison of TD-DFT methods with experimental oligomer series. Chem. Phys. Lett. 2016, 645, 169-173 (DOI: 10.1016/j.cplett.2015.12.059).
  • Oliveira, E. F.; Lavarda, F. C. Reorganization energy for hole and electron transfer of poly(3-hexylthiophene) Derivatives. Polymer 2016, 99, 105-111 (DOI: 10.1016/j.polymer.2016.07.003).
  • Oliveira, E. F.; Silva, L. C.; Lavarda, F. C. Modifying electronic properties of ICBA through chemical modifications for solar cell applications. Structural Chemistry 2017, 28, 1133–1140 (DOI: 10.1007/s11224-017-0916-0)
  • Oliveira, E. F.; Lavarda, F. C. Design of diblock co-oligomers as low bandgap small molecules for organic solar cells. Molecular Simulation, 2017, 43, 1496-1501 (DOI: 10.1080/08927022.2017.1321759).
  • Oliveira, E. F.; Shi, J.; Lavarda, F. C.; Lüer, L.; Milián-Medina, B.; Gierschner, J. Excited state absorption spectra of dissolved and aggregated distyrylbenzene: a TD-DFT state and vibronic Analysis. Journal of Chemical Physics, 2017, 143, 034903 (DOI: 10.1063/1.4993216)
Eliézer Fernando de Oliveira
Eliézer Fernando de Oliveira

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

Eliézer de Oliveira: – Um fator de grande peso foi o financiamento científico, durante meu doutoramento fui bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Por meio desta bolsa pude me dedicar exclusivamente à pesquisa, participar de congressos nacionais e internacionais e realizar um estágio no exterior. Outro fator importante devido ao aspecto teórico computacional da pesquisa foram os recursos fornecidos pelo Núcleo de Computação Científica (NCC) da Universidade Estadual Paulista (UNESP) que permitiram a realização das simulações computacionais necessárias à minha pesquisa. Por último, e não menos importante, devo destacar que tive uma boa orientação de meu supervisor de doutorado e o apoio de todos meus familiares e amigos que foram fundamentais para o êxito de minha trajetória científica.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Eliézer de Oliveira: – Seja perseverante e paciente. A trajetória científica depende da constante investigação e dedicação; em seu decorrer mantenha uma boa relação com seu orientador, procure por boas parcerias e preocupe-se com a qualidade do trabalho produzido. Ainda há muito a se investigar sobre o universo da ciência, como disse Isaac Newton “O que sabemos é uma gota, o que ignoramos é um oceano”.

 

Entrevista com André Luiz da Silva, vencedor da menção honrosa da área de Materiais

box andreQuando começou seu doutorado, André Luiz da Silva, tecnólogo em Cerâmica e mestre em Ciência e Engenharia de Materiais, se propôs a fazer uma contribuição útil para a indústria de revestimentos cerâmicos, segmento no qual tinha trabalhado durante 10 anos. O tema escolhido foi a estabilização de uma das fases do dióxido de titânio (TiO2) para aplicação em revestimentos cerâmicos auto-limpantes. Da Silva dedicou-se inicialmente a compreender os fundamentos científicos que poderiam ajuda-lo a resolver o problema tecnológico. Num segundo momento, a aplicação desses conhecimentos o levou à obtenção de cerâmicas auto-limpantes mais eficientes do que as disponíveis no mercado. Durante o doutorado, André da Silva buscou no exterior infraestrutura laboratorial inexistente no Brasil e conhecimento específico mediante um estágio no Nanoceramics Thermochemistry Laboratory da UC Davis, nos Estados Unidos, e outro estágio no Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR), na Italia. No final do doutorado, da Silva ganhou profundo conhecimento sobre os temas abordados na tese, fluência em inglês e italiano, e a satisfação de ter feito contribuições à ciência e à indústria. Atualmente, da Silva é bolsista de pós-doutorado na USP.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a mais relevante contribuição da tese premiada?

Diagrama de fases que prevê a transformação de fase anatásio-rutilo em função do tamanho de grão e percentual de dopante. Região azul: região de estabilidade termodinâmica da fase anatásio. Região vermelha: região de estabilidade termodinâmica da fase rutilo. A linha de separação entre as duas cores é correspondente ao crossover de transformação de fase. Pontos azuis e vermelhos são pontos experimentais, que representam as fases anatásio e rutilo, respectivamente. Este diagrama está publicado na revista “Applied Surface Science” https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.126
Diagrama de fases que prevê a transformação de fase anatásio-rutilo em função do tamanho de grão e percentual de dopante. Região azul: região de estabilidade termodinâmica da fase anatásio. Região vermelha: região de estabilidade termodinâmica da fase rutilo. A linha de separação entre as duas cores é correspondente ao crossover de transformação de fase. Pontos azuis e vermelhos são pontos experimentais, que representam as fases anatásio e rutilo, respectivamente. Este diagrama está publicado na revista “Applied Surface Science” https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.126

André da Silva: – No meu ponto de vista foram duas as contribuições mais relevantes da tese.

A primeira se diz respeito aos fundamentos científicos da transformação de fase anatásio-rutilo do dióxido de titânio (TiO2). Foi proposto modificar quimicamente o dióxido de titânio, através da dopagem com pentóxido de nióbio (Nb2O5) e entender a estabilidade termodinâmica das fases anatásio-rutilo. Através das medidas de energia de superfície e das medidas das entalpias de dissolução, no qual foi utilizado uma estrutura de laboratório não existente no Brasil, foi criado um diagrama de fases em escala nanométrica inédito para TiO2 dopado com Nb2O5 que prevê a transformação de fase através do tamanho de cristalito em função da composição química. Foi observado que a dopagem do TiO2 com Nb2O5 estabiliza termodinamicamente a fase anatásio, retardando a temperatura de transição de fase para rutilo. Através do diagrama é possível observar que o nióbio permite um crescimento maior das nanopartículas de TiO2 antes que a transformação de fase ocorra. Esta estabilidade termodinâmica ocorre através da segregação do Nb2O5 na superfície das nanopartículas do TiO2, e consequente diminuição da energia de superfície do material.

A segunda contribuição da tese foi do ponto de vista de aplicação industrial. O TiO2 dopado com Nb2O5 em percentual otimizado foi aplicado na superfície de revestimentos cerâmicos, o que possibilitou a obtenção de cerâmicas fotocatalíticas/ auto-limpantes com desempenho acima do existente no mercado. Além disso, a formulação proposta possibilitou a sinterização dos revestimentos cerâmicos em temperaturas aplicáveis a indústria, que era uma das grandes dificuldades das empresas na fabricação desses revestimentos.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada (papers, patentes, produtos, startups, outros prêmios etc.).

André da Silva: – Durante o período da tese, foram gerados 9 artigos internacionais, relacionados diretamente ou indiretamente ao tema de pesquisa, correspondentes a periódicos indexados de alto impacto em áreas afins a Materiais. Destes artigos, considero os quatro primeiros (todos em periódicos QUALIS A1 na área de materiais) como os principais relacionados a tese:

  • DA SILVA, A. L.; HOTZA, D.; CASTRO, R.H.R. Surface energy effects on the stability of anatase and rutile nanocrystals: A predictive diagram for Nb2O5-doped-TiO2. Applied Surface Science, v. 393, p. 103-109, 2017. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.09.126
  • DA SILVA, A. L.; MUCHE, D.N.F. ; DEY, S.; HOTZA, D. ; CASTRO, R.H.R. . Photocatalytic Nb2O5-doped TiO2 nanoparticles for glazed ceramic tiles. Ceramics International, v. 42, p. 5113-5122, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.12.029
  • DA SILVA, A. L.; DONDI, M.; HOTZA, D. Self-cleaning ceramic tiles coated with Nb2O5-doped-TiO2 nanoparticles. Ceramics International, v. 43, p. 11986-11991, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.06.049
  • DA SILVA, A. L.; DONDI, M.; RAIMONDO, M.; HOTZA, D. Photocatalytic Ceramic Tiles: Challenges and Technological Solutions. Journal of the European Ceramic Society. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.11.039
  • GOMEZ, S. Y.; DA SILVA, A.L.; GOUVEIA, D.; CASTRO, R. H. R.; HOTZA, D. Nanocrystalline yttria-doped zirconia sintered by fast firing. Materials Letters (General ed.), v. 166, p. 196-200, 2016. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2015.12.042
  • MIAGAVA, J.; DA SILVA, A.L.; NAVROTSKY, A.; CASTRO, R.H.R.; GOUVÊA, D. The Nanocrystalline SnO 2 -TiO 2 System-Part II: Surface Energies and Thermodynamic Stability. Journal of the American Ceramic Society, v. 99, p. 638–644, 2016. doi:10.1111/jace.13954
  • DA SILVA, A.L.; FELTRIN, J.; DAL BÓ, M.; BERNARDIN, A.M. ; HOTZA, D. Effect of reduction of thickness on microstructure and properties of porcelain stoneware tiles. Ceramics International, v. 40, p. 14693-14699, 2014.
  • DA SILVA, A. L.; FELTRIN, J.; BERNARDIN, A.M. Morphology and Fluidity of Spray-Dried Powder Transported by Compressed Air. Materials Science Forum (Online), v. 798-799, p. 334-339, 2014.
  • DA SILVA, A. L.; BERNARDIN, A.M.; HOTZA, D. Forming of thin porcelain tiles: a comparison between tape casting and dry pressing. Ceramics International, v. 40, p. 3761-3767, 2013.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

André Luiz da Silva
André Luiz da Silva

André da Silva: – São vários os fatores que permitiram a realização / premiação do trabalho. Destacaria alguns:

Planejamento das atividades de forma concisa, porém detalhada e organizada.

Suporte, ajuda e ensinamentos dos orientadores, que estiveram sempre presentes durante toda jornada, Prof. Dr. Dachamir Hotza (UFSC), Dr. Ricardo Castro (Universidade da Califórnia, Davis, EUA) e Michele Dondi (ISTEC, Faenza, Itália), além do suporte do programa de Pós-graduação em Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina (PGMAT).

Minha capacidade de aceitar novos desafios, ir em busca dos conhecimentos necessários para realização do trabalho e a consciência de que o aprendizado deve ser constante, com certeza foram fundamentais para o bom desenvolvimento da tese. Além dos conhecimentos técnicos, destaco também a importância do domínio de uma nova lingua, principalmente o inglês, que abriram as portas para as colaborações internacionais, congressos e escrita dos artigos.

Apoio da minha família, principalmente minha esposa Caroline que esteve sempre ao meu lado, dando força e incentivando.

Não poderia deixar de destacar também as colaborações internacionais com a Universidade da California, Davis, EUA, através do Prof. Dr. Ricardo Castro e do Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais Cerâmicos, Faenza, Itália, através do Dr. Michele Dondi. Estas colaborações, foram possíveis também graças aos programas de estágio no exterior da CAPES e CNPq.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

André da Silva: – Uma graduação ou pós-graduação, principalmente quando estamos trabalhando com pesquisa é feita como a construção de uma parede. Você deve colocar um tijolinho por dia, ou seja, fazer um pouco por dia, porém de forma continua, focada e dedicada. Muitas vezes, por não verem resultados imediatos, os alunos acabam se desviando do caminho e os resultados não são tão bons quanto esperado. Foque seus esforços naquilo que te gerará a maior parte de seus resultados, dedique um tempo para estudar e se atualizar em sua área e tenha um objetivo final bem definido. Não esqueça de cuidar de sua saúde, ter amigos e uma família próxima. Acredite em você e em seu potencial, seu trabalho é muito importante para o nosso país.

Entrevista com Juliano Avelar Araujo, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Engenharias II

box julianoQuando Juliano Avelar Araujo, engenheiro metalúrgico por formação, decidiu fazer o doutorado nove anos depois de concluir seu mestrado em Engenharia de Superfícies, ele já estava trabalhando como pesquisador do grupo Mahle, empresa fornecedora e parceira de desenvolvimento da indústria automotiva global. A empresa apoiou a iniciativa, e Araujo pôde estudar em detalhe um revestimento multicamada que, quando aplicado em componentes de motores de combustão interna, permite economizar combustível e, em consequência, diminuir a poluição que se gera no trânsito. Na tese, ele também apresentou um modelo que permite desenvolver outros revestimentos nanoestruturados para aplicações automotivas. Atualmente atuando na liderança de projetos de pesquisa e desenvolvimento no Centro Tecnológico da Mahle, ele está aproveitando o conhecimento obtido no doutorado para desenvolver produtos que provavelmente serão comercializados em 2019.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a mais relevante contribuição da tese premiada?

Imagem de microscopia eletrônica de transmissão do recobrimento de NbN/CrN com periodicidades ao redor de 20 nm. Detalhe de uma macropartícula. Créditos: Juliano Araujo e Jefferson Bettini (CNPEM).
Imagem de microscopia eletrônica de transmissão do recobrimento de NbN/CrN com periodicidades ao redor de 20 nm. Detalhe de uma macropartícula. Créditos: Juliano Araujo e Jefferson Bettini (CNPEM).

Juliano Araujo: – As legislações da indústria automobilística estão cada vez mais orientadas para redução de emissão de gases poluentes. Neste sentido, componentes do motor de combustão interna devem inovar em características como diminuição das perdas mecânicas por atrito e redução de desgaste para se obter maior economia de combustível e consequentemente menores emissões. Nesta linha, o trabalho de doutorado explorou e desenvolveu um recobrimento que atende estas características e também formulou um modelo que pode ser empregado para acelerar o desenvolvimento de recobrimentos para atender a funcionalidade da peça ao longo de toda a vida do motor.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada (papers, patentes, produtos, startups, outros prêmios etc.).

Juliano Araujo: – Foram 3 artigos em publicações internacionais: 2 journals (WEAR e Surface & Coatings Technology)  e 1 revista (SVC), 1 artigo publicado em anais de congresso internacional, 3 pedidos de patente e o Prêmio AEA (Associação de Engenharia Automotiva) de Meio Ambiente 2016 – Menção Honrosa – Categoria Acadêmica, com o trabalho “Morfologia de recobrimentos CrN/NbN nanoestruturados depositados por PVD”, dos autores Juliano Avelar Araujo, André Paulo Tschiptschin, Nelson Batista de Lima e Roberto Martins de Souza .

Papers:

  • ARAUJO, JULIANO AVELAR; ARAUJO, GISELA MARQUES; SOUZA, ROBERTO MARTINS; TSCHIPTSCHIN, ANDRÉ PAULO. Effect of periodicity on hardness and scratch resistance of CrN/NbN nanoscale multilayer coating deposited by cathodic arc technique. WEAR.  , v.330-331, p.469 – 477, 2015.
  • ARAUJO, JULIANO AVELAR; SOUZA, ROBERTO MARTINS; LIMA, NELSON BATISTA DE; TSCHIPTSCHIN, ANDRÉ PAULO. Thick CrN/NbN Multilayer Coating Deposited by Cathodic Arc Technique. Materials Research-Ibero-american Journal of Materials.  , v.20, p.200 – 209, 2017.
  •  ARAUJO, JULIANO AVELAR; GIORJÃO, RAFAEL ARTHUR REGHINE; BETTINI, JEFFERSON; SOUZA, ROBERTO MARTINS; TSCHIPTSCHIN, ANDRÉ PAULO.    Modeling intrinsic residual stresses built-up during growth of nanostructured multilayer NbN/CrN coatings. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY.  , v.308, p.264 – 272, 2016.
  • ARAUJO, JULIANO AVELAR; MARQUES, G. A. Engineered PVD Coatings for Piston Rings application: Society of Vacuum Coaters. Spring Buletim, p. 46-52, 2012.

Patentes:

  • ARAUJO, J.A.; Piston ring for internal combustion engine with a multilayer coating applied by PVD_Niobium nitride   WO2009155677-A1 – PCT/BR2009/000184 (PI0901939-1)    US20110148047-A1   26/06/2009. ANEL DE PISTÃO PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, 2009. Categoria: Produto. Instituição onde foi depositada: INPI – Instituto Nacional da Propriedade Industrial. País: Brasil. Natureza: Patente de Invenção. Número do registro: PI0901939. Data de depósito: 23/06/2009. Data da concessão: 26/09/2017. Depositante/Titular: Juliano Avelar Araujo.
  • ARAUJO, J. A. Multilayer CrN/Cr2N PVD, 2010. Categoria: Produto. Instituição onde foi depositada: INPI – Instituto Nacional da Propriedade Industrial. País: Brasil. Natureza: Patente de Invenção. Número do registro: PI09023399. Número do depósito PCT: 9023399. Data de depósito: 29/06/2010. Depositante/Titular: Juliano Avelar Araujo. Depositante/Titular: Mahle Metal Leve.
  • ARAUJO, JULIANO AVELAR; MORDENTE, P. J. R. ELEMENTO DESLIZANTE PARA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA, 2016. Categoria: Produto. Instituição onde foi depositada: INPI – Instituto Nacional da Propriedade Industrial. País: Brasil. Natureza: Patente de Invenção. Número do registro: BR1020160153921. Data de depósito: 30/06/2016. Depositante/Titular: Juliano Avelar Araujo.
Juliano Avelar Araujo
Juliano Avelar Araujo

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

Juliano Araujo: – Começo pela Instituição de ensino (Universidade de São Paulo – USP/POLI) onde desenvolvi o trabalho de doutorado pela sua tradição e reconhecida projeção no mundo acadêmico,  pela experiente orientação dos professores doutores Andre Tschiptschin e Roberto Martins, aliado a este alicerce foram usadas as técnicas e equipamentos mais modernos no mundo, troca de experiência com os mais relevantes laboratórios e pesquisadores mundiais na área de recobrimentos depositados por PVD e o apoio e suporte da empresa MAHLE Metal Leve onde sou Engenheiro pesquisador no Centro Tecnológico. E por fim, muita disciplina.

 Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Juliano Araujo: – Uma ou duas vezes pensei em desistir do doutorado, por julgar que eu não conseguiria finalizar a tese, também pensei em não me inscrever no Prêmio Capes de Teses, por achar que eu não seria competitivo o suficiente. Muitas vezes nos subestimamos… e algumas vezes é muito bom estar errado! Não desistam!

Entrevista com Robson Rosa da Silva, vencedor da menção honrosa da área de Química

box robsonDurante o doutorado de Robson Rosa da Silva não faltaram colaborações nem discussões científicas, tanto com laboratórios do Brasil quanto com grupos do exterior (estes últimos, a partir dos estágios no NIMS, Japão, e no Georgia Institute of Technology, Estados Unidos). A tese de Robson da Silva apresenta uma coleção de nanoestruturas, inclusive unidimensionais, produzidas de modo a poder controlar a forma (hélices, fios e tubos) a partir de telúrio, prata e cobre. O trabalho também reporta a fabricação de filmes baseados em polímeros naturais e sintéticos. Todos esses materiais têm em comum suas aplicações na área de Fotônica. Bacharel, mestre e doutor em Química, Robson da Silva é atualmente bolsista de pós-doutorado no Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP).

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a mais relevante contribuição da tese premiada?

A) MEV e MET de nanofios ultrafinos de prata e de, B) nanohíbridos unidimensionais de resina fenólica modificados com nanopartículas de ouro. Nanoestruturas 1D de telúrio foram utilizadas com molde de sacrifício. C) e D) Fotografias de filmes híbridos transparentes de fibroina e acetato de celulose, respectivamente, modificados com epoxi-silano de fibroina; E) Filmes finos de poliestireno expandido reciclado contendo complexo luminescente de európio sob iluminação de luz branca (parte superior) e luz negra (parte inferior); F) Grades de Bragg de fibroina da seda dopada com rodamina obtidas pela réplica da grade de difração de um DVD. A introdução de nanopartículas espalhadoras de luz (como nanopartículas de prata e sílica) nas grades de Bragg de fibroina demonstrou ser eficiente para otimização do laser de retroalimentação distribuída.
A) MEV e MET de nanofios ultrafinos de prata e de, B) nanohíbridos
unidimensionais de resina fenólica modificados com nanopartículas de
ouro. Nanoestruturas 1D de telúrio foram utilizadas com
molde de sacrifício. C) e D) Fotografias de filmes híbridos
transparentes de fibroina e acetato de celulose, respectivamente, modificados com
epoxi-silano de fibroina; E) Filmes finos de
poliestireno expandido reciclado contendo complexo luminescente de
európio sob iluminação de luz branca (parte superior) e luz negra
(parte inferior); F) Grades de Bragg de fibroina da seda dopada com
rodamina obtidas pela réplica da grade de
difração de um DVD. A introdução de nanopartículas espalhadoras de luz
(como nanopartículas de prata e sílica) nas grades de Bragg de
fibroina demonstrou ser eficiente para otimização do laser de
retroalimentação distribuída.

Robson Rosa da Silva: – Acredito que a melhor descrição da tese seria um texto fruto de trabalhos multifacetados e interdisciplinares na área de fotônica e nanomateriais. Devido à sua estrutura anisotrópica, o telúrio (Te) é um dos materiais mais simples para se gerar estruturas unidimensionais quando em escala nanométrica, assumindo diferentes formas como fios e tubos. A partir do trabalho desenvolvido no mestrado, descobrimos uma rota de síntese escalonável para produzir nanohélices, até então não encontrada na literatura. Dessa forma, utilizamos nanohélices de Te e funcionalizamos sua superfície com resina de fenólica para desenvolvimento de híbridos 1D multifuncionais.  No que tange a preparação de materiais opticamente ativos, demonstramos que as nanohélices de Te são excelentes moldes de sacrifício para a preparação de estruturas híbridas unidimensionais contendo nanopartículas metálicas (Ag e Au) e luminescentes baseadas em íons lantanídeos. Esse trabalho contempla a colaboração do prof. Katsuhiko Ariga e dr. Lok Shrestha que me supervisionaram durante o período de dois meses de estágio no National Institute for Materials Science (NIMS), Japão.

Durante um ano, fiz estágio no laboratório do prof. Younan Xia da Georgia Institute of Technology, Estados Unidos, e continuei trabalhando com nanoestruturas unidimensionais, entretanto, obtidos por meio de metais como prata e cobre. Nesse período, adaptei a síntese do poliol para obtenção de nanofios ultrafinos de prata e colaborei com dois outros trabalhos relacionados à síntese de nanofios ultrafinos de cobre e nanobastões de prata. Também investiguei a preparação de cristais fotônicos e nanocompósitos magnéticos encapsulados em partículas metálicas.

A tese traz uma série de estudos avaliando o potencial de biopolímeros (polímeros naturais e seus derivados) como matriz hospedeira para a incorporação de espécies opticamente ativas. Neste caso, avaliamos luminóforos (nanopartículas e complexos) derivados de íons lantanídeo. Algumas das matrizes investigadas são derivados solúveis de celulose, fibroina extraída do casulo do bicho-da-seda e celulose biossintetizada por bactérias. Essas matrizes podem ser processadas na forma de filmes transparentes, esperas micrométricas, esponjas, etc., e também modificadas com nanopartículas dielétricas, magnética e metálicas para produção de materiais funcionais.

Embora biodegradáveis e transparentes na região do visível, filmes derivados desses biopolímeros possuem poucos grupos funcionais e são frágeis. Uma das contribuições dessa tese compreende a modificação bem-sucedida dessas matrizes com híbridos orgânicos-inorgânicos baseados em epóxi-silanos pelo processo sol-gel e concomitante incorporação de luminóforos baseados em íons lantanídeos. Dessa forma, foi possível produzir filmes com excelente qualidade óptica, ricos em grupos funcionais e não citotóxicos e com propriedades mecânicas superiores em relação à matriz pura biopolimérica com potencial aplicação em biofotônica.

Em especial, demonstramos que a fibroina da seda é uma matriz extremamente interessante para replicar grades de difração e para hospedar nanopartículas espalhadoras de luz. Juntamente com físicos da Universidade Federal do Pernambuco, unimos esses materiais para avaliar o sinergismo de um sistema laser híbrido formado por laser de retroalimentação distribuída e laser aleatório.

Por último, investigamos a recuperação de plásticos, cuja reciclagem por rotas tradicionais não é atrativa, para fabricação de filmes finos de alta qualidade óptica e com potencial uso como guias de ondas. Alguns dos plásticos estudados incluem poliestireno expandido (Isopor®) e policarbonato. A contribuição mais importante está no fato que utilizamos uma rota de dissolução em solvente verde derivado de plantas, possibilitado a incorporação de luminóforos emissores na região do visível.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada (papers, patentes, produtos, startups, outros prêmios etc.).

Robson Rosa da Silva: – Os resultados dos trabalhos investigados durante o período do doutoramento foram publicados em revistas científicas, capítulo de livro e patentes além de congressos nacionais e internacionais.

Dessas publicações, destacaria os seguintes trabalhos:

  • ACS Applied Materials and Interface: Fabrication of Biocompatible, Functional, and Transparent Hybrid Films Based on Silk Fibroin and Epoxy Silane for Biophotonics. v.9 (33), 27905-27917.
  • ACS Nano: Facile Synthesis of Sub-20 nm Silver Nanowires Through a Bromide-Mediated Polyol Method. v. 10 (8), 7892-7900, 2016.
  • Journal of Materials Chemistry C: Silk fibroin biopolymer films as efficient hosts for DFB laser operation. v.1 (43), 7181-7190, 2013
  • Journal of Sol-Gel Science and Technology: Multifunctional organic–inorganic hybrids based on cellulose acetate and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. v.81(1), 114–126, 2017.
  • ACS Nano: Facile synthesis of Ag nanorods with no plasmon resonance peak in the visible region by using Pd decahedra of 16 nm in size as seeds. v.9 (10), 10523-10532, 2015.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

Robson Rosa da Silva
Robson Rosa da Silva

Robson Rosa da Silva: – Acredito que os fatores que permitiram a concepção dos trabalhos que compõem a tese surgem a partir do momento que conseguimos identificar o equilíbrio entre oportunidade, confiança e prazer no que está sendo feito.

O fator primordial que aqui destaco foi o suporte, orientação, credibilidade e amizade do Prof. Sidney J. L. Ribeiro. A mentoria propulsora que me foi dada, certamente contribuiu para despertar uma certa pluralidade na pesquisa, semeando oportunidades para interagir com pesquisadores de alto nível e centros de pesquisa de excelência. O Laboratório de Materiais Fotônicos em Araraquara sempre impulsionou um ambiente de ricas discussões científicas e colaborações, além de fornecer uma excelente infraestrutura para a caracterização dos materiais desta tese.

Atribuo o sucesso da pesquisa à co-orientação do Prof. Pedro Camargo da USP de São Paulo que sem dúvidas amadureceu a tese com discussões muito produtivas e desafiadoras.

Os estágios no exterior foram de fato um dos fatores que certamente permitiram a realização de um trabalho de alta qualidade. A postura, profissionalismo, administração e disciplina na pesquisa são valores que contribuíram muito para minha evolução como pesquisador.

Julgo muito importante também as atividades de supervisão e co-orientação científica na pós-graduação. A assistência desses pesquisadores foi indispensável para a realização dos projetos. Da mesma forma, costurar uma rede de colaboradores eficiente e sólida durante a pós-graduação foi um ponto imprescindível para o desenvolvimento das pesquisas realizadas. Foi fundamental o aporte tecnológico e acessível de técnicas de caracterização presentes no Laboratório de Microscopia do Laboratório Nacional de Nanotecnologia e a infraestrutura das instituições do Instituto Nacional de Fotônica (INFO), além do suporte financeiro da CAPES e FAPESP (13/12367-6) durante o doutoramento.

Acima de tudo isso, o suporte da família foi essencial.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Robson Rosa da Silva: – A mensagem que gostaria de deixar é inspirada em uma frase que vi em um quadro durante estágio no NIMS de autoria desconhecida: “Os frutos de sua pesquisa são proporcionais ao número de conversas com outras pessoas”. Então converse, questione, mas também ouça, interprete as críticas e não deixe de tentar solucionar com seriedade as demandas do dia-a-dia que nos permeiam…e são muitas. Na pesquisa, sinta-se incomodado, pois tudo que é muito confortável aspira inércia.


Comments

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *