Imagem do mês de novembro. Entrevista com o autor.

01/12/2016
Microestruturas de polipirrol eletrodepositado sobre aço inox.

Microestruturas de polipirrol eletrodepositado sobre aço inox.

Sobre um “chão” de aço inox coberto pelo polímero orgânico polipirrol, jazem “coquinhos” de polipirrol (caídos de uma palmeira de polipirrol?). O cenário só pode ser visualizado com o auxílio de um microscópio, pois os coquinhos têm apenas algumas centenas de micrômetros.

A imagem, que ilustra a página de novembro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, foi realizada pelo estudante do curso de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Stéfano Rahmeier Marquetto, usando um microscópio eletrônico de varredura (MEV) do centro de microscopia da federal gaúcha. As estruturas de polipirrol foram obtidas a partir de uma técnica chamada cronoamperometria, com o intuito de servirem como dispositivos para liberação controlada de fármacos através de impulsos eletroquímicos. Para participar do concurso “Superfícies em Imagens”, Stéfano coloriu artificialmente a imagem e conseguiu deixar bem explícita sua semelhança com um cantinho debaixo de uma palmeira…

Veja nossa breve entrevista com Stéfano.

Stéfano Marquetto.

Stéfano Marquetto.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Conte-nos um pouco sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Stéfano Marquetto: – A imagem foi gerada durante uma pesquisa de iniciação científica, sob orientação da professora Dr. Jacqueline Arguello, pelo programa BIC UFRGS – REUNI. Nós pesquisamos processos de eletropolimerização com o objetivo de criar sistemas capazes de armazenar compostos e responder a uma diferença de potencial.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Explique de modo simples e breve o passo-a-passo da eletrodeposição que gerou as estruturas de polipirrol. Por que foi depositado em aço inox? Por que o processo gerou os “coquinhos”?

Stéfano Marquetto: – Basicamente, montamos uma célula eletrolítica com uma solução contendo pirrol e surfactante, e aplicamos uma diferença de potencial cíclica entre os eletrodos de aço inox. A escolha do aço inox é porque precisamos de uma base firme e condutora e que durante o processo propicie a formação destas estruturas ocas. O processo de polimerização que empregamos faz com que parte do pirrol se polimerize em formas arredondadas.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Sobre a aplicação das microestruturas, elas chegaram a ser testadas na liberação controlada de fármacos? Como funciona essa liberação através de impulsos eletroquímicos?

Stéfano Marquetto: – Chegamos a fazer testes para a liberação de morfina, mas em pequena escala. A liberação funciona através de uma propriedade do polipirrol de se contrair ou expandir quando está sob efeito de uma diferença de potencial. Uma vez retido dentro do polímero, o fármaco poderia ser liberado quando o polipirrol se expandisse.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Stéfano Marquetto: – Gostaria de agradecer, e muito, à professora Dr. Jacqueline Arguello, que é uma orientadora excelente e foi a principal responsável por termos sido um dos vencedores com esta imagem.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Fique à vontade para outros comentários.

Stéfano Marquetto: – Gostaria apenas de novamente agradecer pela premiação e congratular os organizadores, e dizer que ficarei atento para as próximas edições do prêmio.

Para entrar em contato com Stéfano: stefano.marq@gmail.com.


Imagem do mês de outubro. Entrevista com o autor.

28/10/2016

Folhas caídas na grama enfeitam a página do mês de outubro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies. Cada uma dessa folhas é, na verdade, um cristal de óxido de zinco (ZnO) de espessura nanométrica. As nanofolhas foram fabricadas na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) visando à sua aplicação como sensores de alta sensibilidade.

A imagem, antes de ser colorida digitalmente usando um editor de imagens, foi realizada num microscópio eletrônico de varredura (MEV) do Centro de Microscopia Eletrônica da UFRGS pelo vice-diretor do centro, o professor Daniel Lorscheitter Baptista. Mestre e doutor em Física pela UFRGS, com pós-doutorado na University of Cambridge (Reino Unido), Baptista foi pesquisador do Laboratório de Microscopia Eletrônica de Alta Resolução do INMETRO e, desde 2010, é professor do Instituto de Física da UFRGS. Na federal gaúcha, ele atua nos programas de pós-graduação em Microeletrônica e em Física. Além disso, é vice-diretor da Sociedade Brasileira de Microscopia e Microanálise (SBMM).

MEV de cristais de ZnO em formato de nanofolhas. Crédito: Daniel Lorscheitter Baptista, professor da UFRGS (RS).

Imagem MEV digitalmente colorida de cristais de ZnO em formato de nanofolhas.

A mesma imagem, antes de ser colorida.

A mesma imagem, antes de ser colorida.

Veja nossa breve entrevista com o professor Daniel.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Conte-nos um pouco sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Prof. Daniel Lorscheitter Baptista.

Prof. Daniel Lorscheitter Baptista.

Daniel Lorscheitter Baptista: – A imagem foi obtida durante o processo de otimização da síntese de nanofios de ZnO em um reator desenvolvido na UFRGS. Era um projeto de síntese de nanomateriais para aplicações em sensoriamento de alta sensitividade, nas quais estima-se a detecção de moléculas em baixas concentrações (parte por bilhão – ppb). Nanoestruturas de óxidos metálicos apresentam grande variação em suas propriedades de transporte elétrico ao contato com moléculas em um determinado ambiente. Tal propriedade pode ser utilizada no desenvolvimento de sensores muito mais eficientes do que aqueles fabricados com materiais “bulk”. Áreas biomédicas e de monitoramento ambiental podem ser fortemente impactadas. O projeto foi desenvolvido sobre minha coordenação no âmbito do Edital CNPq “Programa Nacional de Nanotecnologia”.

Boletim Engenharia de Superfícies: – A imagem mostra nanofolhas de óxido de zinco. Elas são nano na espessura? Por que possuem esse formato de folha? Ele se formou espontaneamente? Como foram fabricadas?

Daniel Lorscheitter Baptista: – As folhas têm espessura nanométrica e são o resultado do crescimento do cristal hexagonal de ZnO através da nucleação em duas direções. O método de síntese chama-se VLS (vapor-líquido-sólido), sendo iniciado através da fase vapor do material desejado. Muitas vezes, “sementes” metálicas catalisadoras são utilizadas para auxiliar a nucleação. Em geral, o objetivo desse tipo de síntese é a formação de nanofios. Nesse caso, teríamos o crescimento do ZnO ao longo da direção rápida de crescimento [001], formando um fio com alta razão de aspecto (diâmetro nanométrico e comprimento micrométrico). Entretanto, dependendo das condições de síntese, outros pontos de nucleação podem favorecer o crescimento da estrutura em diferentes direções, formando nanoestruturas peculiares: “folhas”, “flores”, entre outras.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Daniel Lorscheitter Baptista: – É importante mencionar que a técnica de síntese descrita foi inicialmente utilizada por mim durante um estágio pós-doutoral no “Electronic Devices & Materials Group” na Universidade de Cambridge, UK. Todo o processo foi trazido de lá. Atualmente, expandimos a técnica e a montagem de novos reatores, trabalhando com diferentes materiais 1D e 2D.

Para entrar em contato com o professor Daniel Lorscheitter Baptista: dbaptista@gmail.com.


Imagem do mês de setembro. Entrevista com o autor.

24/09/2016

A imagem da página de setembro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies mostra os detalhes de uma fratura realizada numa amostra de material cerâmico com o objetivo de avaliar sua resistência. A imagem permite uma análise visual minuciosa da região da fratura, não apenas pela ampliação conseguida por meio de um microscópio eletrônico de varredura (MEV), mas também graças ao efeito 3D da imagem, que pode ser apreciado através de óculos específicos, conhecidos como “red cyan” por terem uma lente vermelha e a outra em tom de azul.

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Imagem MEV em 3D: fractografia de material cerâmico a base de argila vermelha com incorporação de resíduos de granito. Use óculos red cyan (anaglifo) para visualizar.

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A mesma imagem, sem o efeito 3D.

A imagem MEV foi obtida no laboratório Central de Microscopia “Professor Israel Baumvol” da Universidade de Caxias do Sul (UCS) pelo técnico do laboratório, Israel Krindges, que a utilizou posteriormente em um workshop sobre obtenção de imagens 3D, resultando na imagem do calendário.

Veja nossa breve entrevista com o autor da imagem, que acaba de obter o título de mestre em Ciência dos Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFGRS).

Boletim Engenharia de Superfícies: – Conte-nos um pouco sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

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Israel Krindges.

Israel Krindges: – Imagens semelhantes, mas sem usar a técnica de anaglifo (que permite a visualização tridimensional), foram obtidas para avaliar as seções de fratura em espécimes cerâmicos. As fraturas foram geradas em ensaios mecânicos para determinação da resistência à ruptura de cerâmicas à base de argila vermelha com incorporação de resíduo de pó de rocha. Tais cerâmicas eram o objeto de estudo do trabalho de mestrado que desenvolvi na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com algumas das análises conduzidas na Universidade de Caxias do Sul. A imagem do calendário, em específico, foi gerada após um curso para obtenção de imagens em 3D do tipo anaglifo com o uso do microscópio eletrônico, ministrado na UCS pelo professor Deniol Katsuki Tanaka, ocasião na qual usei uma de minhas amostras para aprender a técnica.

Boletim Engenharia de Superfícies: – A imagem mostra uma cerâmica a base de argila vermelha com incorporação de resíduo de granito. Como foi obtido esse material?

Israel Krindges: – O espécime de cerâmica foi obtido em laboratório, pelo método de prensagem uniaxial, tratando-se de uma das condições experimentais avaliadas em minha pesquisa de mestrado. Diferentes rochas (granito, riodacito e diabásio) foram incorporadas em diferentes teores (até 40 %) nas cerâmicas, que foram sinterizadas a 850 °C, 950 °C e 1050 °C. O efeito da incorporação de resíduo de rocha e da temperatura de sinterização nas propriedades tecnológicas, resistência à ruptura e microestrutura foi avaliado.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Ajude-nos a entender o que estamos vendo na imagem. O que são as cavidades que estão no centro? Por que a superfície é tão rugosa?

Israel Krindges: – A topografia da amostra é resultado do modo como a superfície foi obtida: por fratura após ensaio mecânico. As regiões mais altas correspondem às partículas incorporadas na matriz cerâmica. As cavidades do centro da imagem, bem como outras mais alongadas no restante da imagem correspondem aos poros que se formam e aumentam de tamanho durante o processo de sinterização. Na sinterização, as partículas da cerâmica se ligam umas às outras e, dependendo da temperatura de sinterização, os poros ficam maiores ou menores, mais alongados ou arredondados.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Comente a respeito do processo de geração da imagem 3D. É realizado por meio de software do microscópio? É um processo completamente automático ou a intervenção da pessoa que opera o programa influi na qualidade final da imagem?

Israel Krindges: – Alguns microscópios eletrônicos possuem recursos para geração automática de imagens 3D do tipo anaglifo. No entanto, a imagem do calendário foi gerada manualmente, de maneira didática, de modo a compreender o método de geração de anaglifos em um microscópio eletrônico que não permite a geração automática. Para geração manual do anaglifo a primeira etapa é a escolha de uma região para obtenção de imagem, com o estágio do microscópio inclinado (e.g. a 5°). Com auxílio de uma lâmina transparente na frente do monitor é demarcado um esboço da imagem obtida. O estágio é então inclinado para o lado contrário (e.g. a -5°), localiza-se a mesma região na mesma magnificação, e a nova imagem precisa ser aproximadamente ajustada para coincidir com a posição da primeira imagem (com auxílio do esboço na frente do monitor). As duas imagens obtidas podem ser manipuladas em um software livre chamado Stereophoto Maker, que as combina e gera as colorações que permitem visualização com óculos 3D do tipo anaglifo.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Israel Krindges: – Agradeço à professora Maria Cristina Moré Farias por ter possibilitado a realização do curso de produção de imagens 3D com microscópio eletrônico e pelo convite para participar e ao professor Tanaka pelo aprendizado.


Imagem do mês de agosto. Entrevista com a autora.

29/08/2016
TEM de nanopartículas de ouro em grade de cobre e carbono. Crédito: Rayssa Helena Arruda Pereira, estudante da UFES (ES).

TEM de nanopartículas de ouro em grade de cobre e carbono.

Sabia que o ouro nem sempre é de cor amarela? Que “ouro dourado” não é um pleonasmo? Quando se apresenta em forma de partículas ou clusters de tamanho nanométrico, o ouro pode ser de outras cores.

Na imagem que enfeita a página de agosto do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, nanopartículas de ouro de vários formatos e de tamanhos variando entre 20 e 40 nm se exibem em vários tons de quatro cores diferentes. Porém, neste caso, o responsável pela variedade na coloração não é a natureza e sim o software Photoshop®.

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A mesma imagem, antes de ser colorida.

As nanopartículas da imagem foram fabricadas na Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) por meio de um processo químico que envolveu um extrato de grãos de café verde (o café em estado natural, antes de ser torrado). Por meio de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM, na sigla em inglês), as minúsculas partículas se tornaram visíveis aos olhos humanos para serem analisadas dentro de um projeto de pesquisa que visa desenvolver nanopartículas metálicas biocompatíveis que possam carregar fármacos dentro do organismo ou ser usadas diretamente como agentes terapêuticos.

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Rayssa Helena Arruda Pereira

Finalmente, a imagem foi colorida com a finalidade de embelezá-la para concorrer ao Prêmio Superfícies em Imagens. E ganhou um dos doze prêmios do concurso.

Segue aqui uma entrevista com a autora da imagem, Rayssa Helena Arruda Pereira, bacharel em Farmácia pela UFES (2011), especialista em Manipulação Farmacêutica e Cosmetológica pela Escola Superior de Ciências da Santa Casa de Misericórdia de Vitória (2015), mestre em Bioquímica e Farmacologia pela UFES (2016) e doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia na UFES.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Fale sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Rayssa Helena Arruda Pereira: – A imagem foi adquirida no período do meu mestrado em um estudo paralelo e correlato à minha pesquisa.  Esse estudo integra uma linha de pesquisa do nosso núcleo de nanotecnologia (NICEnano), que visa produzir nanopartículas de ouro e prata utilizando extratos vegetais biocompatíveis, compreender os mecanismos envolvidos nas reações, induzir a formação direcionada de formas e tamanhos e avaliar o potencial terapêutico. As nanopartículas evidenciadas na imagem foram sintetizadas a partir da reação química entre o precursor do ouro e o extrato aquoso liofilizado de grãos de café verde. Nesse estudo, avaliamos estatisticamente a influência da temperatura e da concentração sobre a dispersão de formatos e tamanhos, perfis espectrométricos e o rendimento da reação.

O objetivo da pesquisa é padronizar e desenvolver nanopartículas metálicas biocompatíveis para servirem como carreadores de fármacos ou como próprio agente terapêutico.  Atualmente, obtivemos resultados importantes para a formação controlada e reprodutível das nanopartículas de ouro, identificamos os grupos estabilizadores das nanopartículas, padronizamos as melhores rotas e avaliamos o efeito antibacteriano de algumas delas.

Esse projeto é financiado pela CAPES, que fornece a minha bolsa, e pela FAPES, que financia a linha de pesquisa.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Descreva um pouco os elementos presentes na imagem e explique-nos como ocorreu o processo de fabricação das nanopartículas e por que elas ficaram dispostas nesta configuração.

Rayssa Helena Arruda Pereira: – A imagem foi obtida no nosso laboratório, Laboratório de Ultraestrutura Celular “Carlos Alberto Redins” da UFES, e mostra nanopartículas de ouro de tamanhos variados entre 20 e 40 nm sobre uma grade de cobre revestida por carbono, a qual é utilizada apenas para obtenção das imagens pelo microscópio eletrônico de transmissão. As nanopartículas de ouro são formadas quando os grupos redutores das moléculas antioxidantes presentes no extrato transferem seus elétrons para o precursor do ouro. Os elétrons cedidos são aceitos pelo átomo de ouro, o qual é reduzido. No meio reacional, o composto precursor formará um complexo, ou seja, uma combinação de um átomo metálico central com vários ligantes, cujo estado de oxidação é alto. Tais complexos auxiliam e estabilizam a formação das nanopartículas, que são formadas à medida que os elétrons são introduzidos no complexo, e, constituem, portanto, os primeiros núcleos. Essas pequenas estruturas crescem formando clusters de átomos de ouro em diferentes estados de oxidação. Com a diminuição da concentração dos íons no meio, novos pontos deixam de ser nucleados e os clusters passam a crescer de tamanho até o momento em que a depleção dos íons do precursor paralisa o crescimento das nanopartículas. O ajuste entre as concentrações dos reagentes e a temperatura irá reger a formação dessas nanopartículas; na imagem em questão, as condições foram ajustadas para permitir a formação de partículas não esféricas, tais quais triângulos e bastões. Por meio da espectrometria no infravermelho e da espectroscopia Raman foi possível identificar os grupos químicos envolvidos na reação.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Rayssa Helena Arruda Pereira: – Gostaria de agradecer ao meu orientador de mestrado professor Marco César Cunegundes Guimarães, aos acadêmicos que colaboraram marcadamente com o projeto, o professor do Instituto Federal  do Espírito Santo Adilson Ribeiro Prado e o biólogo e doutorando em Biotecnologia Jairo Oliveira Pinto e, ao biólogo e técnico do nosso laboratório Helio Santos pelo tratamento da imagem.

Para entrar em contato com Rayssa: rayssaharper@hotmail.com


Imagem do mês de julho. Entrevista com a autora.

29/07/2016
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MEV de aço AISI 316L nanoestruturado por bombardeamento iônico.

A imagem do mês de julho chama a atenção pela riqueza de planos e texturas.

Os planos são as faces micrométricas de cristais/grãos que emergem na superfície de uma amostra de aço vista através de um microscópio eletrônico de varredura do LNNano – CNPEM. As texturas ou padrões foram obtidos ao bombardear a amostra de aço com íons de xenônio.

Além de gerar os padrões superficiais, o bombardeamento iônico traz modificações internas nos aços, e inclusive pode otimizar o efeito da nitretação – um tratamento de superfície habitualmente utilizado na indústria para melhorar o desempenho de peças e componentes.

Segue uma entrevista com a autora da imagem, Silvia Azevedo dos Santos Cucatti, que está realizando o doutorado em Física na Unicamp, com orientação do professor Fernando Álvarez.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Fale sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Silvia Cucatti: – A imagem foi gerada como parte da minha pesquisa de doutorado. O projeto envolve o estudo de aço modificado pela técnica de bombardeamento iônico com gases nobres. Estudamos modificações em superfície, como as observadas na imagem do concurso, e modificações em volume como a presença de tensões residuais após o processo. Além disso, também estudamos como tais modificações influenciam a difusão de nitrogênio no aço após outro processo chamado nitretação a plasma, técnica que melhora o desempenho de aços na indústria mecânica através de alterações de dureza e resistência ao desgaste e à corrosão.

O objetivo do projeto é aumentar o entendimento dos fenômenos físicos e mecanismos fundamentais envolvidos tanto no processo de bombardeamento iônico como na nitretação. Até o momento, já temos resultados envolvendo o comportamento dos padrões observados na imagem do calendário e de tensões residuais em função de diferentes condições experimentais de bombardeamento iônico.

Esse projeto é financiado através do CNPq, que fornece minha bolsa de doutorado, e pela FAPESP (projeto temático  2012/10127-5).

Boletim Engenharia de Superfícies: – Na imagem, qualquer pessoa pode distinguir regiões que parecem corresponder a diferentes planos de uma estrutura tridimensional. Cada região tem um padrão/textura particular. Explique-nos o que estamos vendo.

Silvia Cucatti: – Na imagem vemos as faces dos diferentes cristais da superfície. A sensação de 3D é real e surge da diferença de altura que existe tanto entre os grãos como nos próprios padrões. Alguns cristais são mais altos que outros, e os padrões observados possuem picos e vales de altura, assim como ondas.

Esses padrões surgem como resultado da interação entre os átomos da superfície e os íons de xenônio. O formato dos padrões em um cristal depende do modo como os átomos dele estão posicionados, por isso surgem formas diferentes para cristais diferentes.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos em que consiste o bombardeamento iônico por xenônio realizado na amostra da imagem. Esse processo já é aplicado em peças da indústria metal-mecânica, em escala industrial?

Silvia Cucatti: – Na técnica de bombardeamento iônico, íons de um determinado gás são lançados em direção a um material (um processo análogo ao arremesso de uma bala de canhão em um alvo, por isso o mesmo nome “bombardeamento”). Esse processo já é utilizado na indústria metal-mecânica para limpar a superfície das peças antes de outros procedimentos. Parte da inovação do meu projeto de doutorado consiste em expandir a aplicação desse processo para outros fins, como a otimização da nitretação.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Silvia Cucatti: – Gostaria de agradecer ao meu professor orientador Fernando Alvarez, aos professores colaboradores Roosevelt Droppa Jr, Carlos Alejandro Figueroa e Luiz Fernando Zagonel, ao técnico do meu laboratório, Piacenti, e aos meus colegas de grupo Mónica, Diego e Vinicius.

Para entrar em contato com Silvia: scucatti@ifi.unicamp.br


Imagem do mês de junho. Entrevista com o autor.

27/06/2016
Imagem de SEM de silício texturizado com nanopartículas de Ag. Crédito: Douglas Soares da Silva, estudante da UNICAMP (SP).

Imagem MEV de silício texturizado com nanopartículas de Ag.

Na página do mês de junho do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostra uma das pirâmides micrométricas “esculpidas” na superfície de uma amostra de silício cristalino, parcialmente coberta por nanopartículas de prata (os pontinhos claros da imagem). Esta estrutura, longe de ter apenas uma função decorativa, pode ser usada para fabricar células fotovoltaicas (dispositivos que transformam diretamente a luz do sol em corrente elétrica) mais eficientes. De fato, enquanto a geometria das pirâmides aumenta a probabilidade de absorção da luz pelo material, a presença das nanopartículas de prata ajuda a direcioná-la para onde interessa por meio dos chamados “efeitos plasmônicos”.

A imagem foi realizada no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) por Douglas Soares da Silva, e depois colorizada digitalmente. Douglas está concluindo seu doutorado em Física na Unicamp com orientação do professor Francisco das Chagas Marques. Em paralelo, ele trabalha no Instituto de Química da Unicamp com técnicas de microscopia (eletrônica e de força atômica), auxiliando grupos de pesquisa desse instituto e seus colaboradores.

Segue uma entrevista com Douglas.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Fale sobre o contexto em que foi gerada a imagem.

Douglas Soares da Silva: – Esta imagem ilustra o resultado final de um processo de microtexturização superficial, na forma de pirâmides com base quadrada, de silício cristalino, seguido de uma segunda etapa onde as microestruturas produzidas são decoradas com nanopartículas de prata (Ag). O objetivo deste procedimento foi produzir uma estrutura final onde fosse aumentada tanto a probabilidade de absorção de luz como seu subsequente aproveitamento na fotocriação de portadores de carga, potencializando, com isso, a produção de células fotovoltaicas mais eficientes. Este trabalho, coordenado pelo Prof. Dr. Francisco das Chagas Marques com financiamento da FAPESP e do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (CNPq – programas INCTs), foi desenvolvido paralelamente às atividades de pesquisa diretamente relacionadas ao tema de meu doutorado.

Boletim Engenharia de Superfícies: Por que/para que o silício foi texturizado formando pirâmides?

Douglas Soares da Silva: – A texturização em forma de pirâmides com base quadrada ocorre graças à existência de anisotropia à corrosão química por parte dos planos cristalográficos do silício. As pirâmides criadas na texturização da superfície do silício aumentam a probabilidade de absorção da luz pelo material. É como se o feixe incidente colidisse com as faces das pirâmides e resultasse em maiores chances de ultrapassar a interface com o material. O resultado pode ser visto por uma diminuição da reflexão, que em geral altera-se de 40%, quando luz na faixa do visível é incidida perpendicularmente sobre uma lâmina de silício polida, para próximo de 10% no caso do material texturizado. Esta técnica é rotineiramente usada em tecnologias de produção de células solares.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Como foram “inseridas” as nanopartículas de prata?

Douglas Soares da Silva: – Posterior à etapa de microtexturização, induziu-se termicamente, e em ultra-alto-vácuo, a formação de nanopartículas de Ag sobre toda a superfície microtexturizada a partir de um filme muito fino depositado através da técnica de pulverização, chamada de “sputtering”. A vantagem da metodologia utilizada é exatamente a revelada pela imagem: as partículas podem ocupar de maneira uniforme superfícies muito inclinadas.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Explique muito brevemente em que consistem os efeitos plasmônicos que podem ser incentivados pela presença das nanopartículas de prata.

Douglas Soares da Silva: – Efeitos plasmônicos, de forma bastante sucinta, podem ser entendidos como processos de espalhamento de luz causado por oscilações de cargas elétricas. Fenômenos como a amplificação localizada da radiação incidente e/ou seu desvio controlado de trajetória podem ser induzidos a partir da interação entre os campos oscilantes que a compõem com os elétrons, sobretudo aqueles de maior mobilidade, presentes, por exemplo, em nanopartículas de Ag. A intensidade desses fenômenos dependerá tanto do comprimento de onda da radiação incidente quanto da forma, tamanho e o ambiente em que a nanopartícula está imersa. Em nosso caso, o objetivo era produzir maior redirecionamento da luz solar para a homojunção PN da célula fotovoltaica de silício.

Boletim Engenharia de Superfícies: – Gostaria de agradecer alguém que tenha participado da realização da imagem vencedora?

Douglas Soares da Silva: – Gostaria de agradecer aos profissionais técnicos da área de microscopia eletrônica do LNNano/CNPEM pelos ensinamentos e pela ajuda nas caracterizações. A imagem foi obtida no microscópio eletrônico de varredura deste centro. Agradeço também ao Dr. Gustavo Viana pela interpolação de cores desta micrografia.

Para entrar em contato com Douglas: dsoares@ifi.unicamp.br.


Imagem do mês de maio.

03/06/2016
Rede de coordenação com íons de európio.

Rede de coordenação com íons de európio.

Um crisântemo pompom decora a página do mês de maio do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies. A aparente flor é, na verdade, uma rede de coordenação (MOF) microscópica composta por íons de európio ligados a moléculas orgânicas, vista através de um microscópio eletrônico de varredura (MEV). Por ser luminescente, o material encontra aplicações como marcador e sensor, por exemplo. A imagem foi realizada no Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste (CETENE), em Recife (PE) por Dyego Maia de Oliveira, e resulta do mix entre dois tipos de imagens geradas pelo MEV, a de elétrons secundários e a de elétrons retroespalhados.