Imagem do mês de outubro. Entrevista com o autor.

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.

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