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.

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2ª edição do concurso de imagens do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies: você está convidado a participar.

06/05/2015
Este é o calendário que foi confeccionado com as imagens vencedoras da 1ª edição do prêmio.

Este é o calendário que foi confeccionado com as imagens vencedoras da 1ª edição do prêmio.

Em 2013, nosso Instituto confeccionou e distribuiu um lindo calendário de mesa, referente a 2014, ilustrado com as imagens vencedoras de um concurso de imagens de superfícies organizado por nós. Agora estamos repetindo essa boa experiência.

A 2ª edição do nosso concurso de imagens está com inscrições abertas até 1º de junho. As imagens selecionadas vão compor um calendário de 2016, que será distribuído em eventos que contem com participação ou organização do Instituto.

A inscrição é muito simples e é aberta a qualquer pessoa maior de 18 anos com residência no Brasil. Os autores principais das imagens selecionadas vão ganhar divulgação de seus nomes, de suas imagens e dos trabalhos associados a elas. Além disso, vão receber um certificado e um prêmio (um vale-presente de uma livraria) e vão contribuir com a divulgação da ciência por meio de imagens.

Você está convidado a participar!

Veja mais informações e inscreva imagens de sua autoria aqui: http://engenhariadesuperficies.com.br/premiocalendario/


Imagem do mês de dezembro: minientrevista com o autor.

01/12/2014

imagem dezembroA partir da imagem de dezembro do calendário do Instituto de Engenharia de Superfícies, podemos imaginar diversos cenários. Por exemplo, uma cerca abandonada à ação do tempo. Contudo, objetivamente, o que a imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostra é uma tela de aço inox recoberta por nanotubos de carbono. Detalhe: os nanotubos foram obtidos a partir dos gases gerados pela queima controlada do bagaço da cana-de-açúcar.

O autor da imagem, Joner Alves, 32 anos, é bacharel em Física e mestre em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), e doutor em Engenharia Metalúrgica e de Materiais pela Universidade de São Paulo (USP). Atualmente é diretor do Instituto SENAI de Inovação em Tecnologias Minerais.

Segue uma breve entrevista com o autor.

1. Explique-nos de que maneira foram obtidos os nanotubos da imagem premiada.

O bagaço da cana foi incinerado em um forno com atmosfera controlada. O efluente da queima foi submetido a um filtro de carboneto de silício e em seguida direcionado a um segundo forno, no qual entrou em contato com um sistema catalisador composto por telas de aço inoxidável. O processo resultou em um material sólido, no qual foram obtidos os nanomateriais, materiais com ampla gama de aplicações devido as suas excelentes propriedades.

2. Conte-nos um pouquinho a respeito o contexto em que foi realizada a imagem.

A pesquisa é referente a minha tese de doutorado, defendida em 2011 no Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da USP, sendo parte dela realizada na Northeastern University (Boston, EUA), onde foi feita a imagem premiada.

3. Comente o impacto social do trabalho.

O destino dos resíduos sólidos é uma problemática mundial, sendo que uma alternativa para a deposição dos resíduos poliméricos é a queima controlada visando a produção de energia. A minha pesquisa teve como objetivo estudar os gases gerados durante a queima destes materiais, visando o reaproveitamento na síntese de nanomateriais.

Materiais com alto valor agregado foram produzidos a partir de resíduos, com destaque para os nanotubos de carbono. Além disto, o sistema catalisador empregado reduziu as emissões gasosas provenientes da queima dos resíduos. Deste modo, a metodologia elaborada representa um incentivo para a cadeia de produção de energia através de resíduos através da criação de valor agregado com a produção dos nanotubos. Outro importante fator é a possibilidade de redução do custo da produção dos nanomateriais, uma vez que os resíduos empregados são matérias-primas de baixo custo.

4. Gostaria de agradecer alguém que tenha ajudado na realização da imagem vencedora?

O trabalho foi orientado pelo Prof. Jorge Alberto Soares Tenório da Escola Politécnica da USP e co-orientado pelo Prof. Yiannis Levendis da Northeastern University. O projeto contou com o apoio do CNPq e da CAPES.

5. O trabalho foi objeto de outros prêmios, não é mesmo?

A pesquisa também deu origem às premiações:

2013 – Prêmio AEA de Meio Ambiente – 1º Lugar na Categoria Acadêmica – Trabalho: “Geração de energia e produção de nanotubos de carbono a partir do resíduo da produção de etanol”, Associação Brasileira de Engenharia Automotiva – AEA.

2012 – Prêmio AEA de Meio Ambiente – Menção Honrosa: Categoria Acadêmica – Trabalho: “Synthesis of nanomaterials from unserviceable tires”, Associação Brasileira de Engenharia Automotiva – AEA.

2012 – Prêmio Antonio Mourão Guimarães – Melhor trabalho sobre fabricação e uso de materiais refratários, Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM) / Magnesita S.A..

2012 – Prêmio Capes de Tese: Menção Honrosa na Categoria Engenharias II, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Capes.

2012 – Prêmio Vale-Capes de Ciência e Sustentabilidade: Melhor tese de doutorado na área, CAPES e VALE S.A..

2010 – Prêmio MERCOSUL de Ciência e Tecnologia – 1º lugar: Categoria Jovem Pesquisador, UNESCO – Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura.

Para contatar o Joner:  joner.isi@senaipa.org.br.


Imagem do mês de outubro: minientrevista com o autor.

20/10/2014

imagem outubroEstrela para uns, flor ou carambola para outros, o objeto da imagem que ilustra a página de outubro do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies é, na verdade, um cluster de partículas de fosfato de cálcio de algumas dezenas de micrometros. A imagem foi obtida por microscopia eletrônica de varredura (MEV) na Central de Microscopia Eletrônica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O belo conjunto de partículas foi sintetizado pelo método de condensação iônica, no contexto de uma pesquisa que desenvolveu um curativo feito com uma membrana de látex com partículas de fosfato de cálcio incorporadas. O curativo ajudaria à regeneração de tecido ósseo ao liberar paulatinamente o fosfato de cálcio.

O autor da imagem, Rodney Marcelo do Nascimento, 35 anos, é graduado em Licenciatura Plena em Física pela UNESP e mestre e doutor em Ciência e Tecnologia de Materiais, também pela UNESP. Desenvolveu trabalhos de pós-doutorado sobre superfícies funcionalizadas na UFSC (2012), UNESP – Rio Claro (2013) e USP – São Carlos (2014). Atualmente é pesquisador científico do Institut Lumière Matière, na França.

Segue uma breve entrevista com Rodney.

1. Conte-nos sobre o contexto em que foi realizada a imagem.

A imagem está dentre algumas obtidas por MEV para avaliar a morfologia das partículas processadas por diferentes tratamentos físico-químicos. Uma parte da metodologia utilizada foi aproveitada dos trabalhos de doutorado; na época recentemente defendido (2011). O avanço e os desdobramentos da pesquisa resultaram em um projeto de pós- doutorado, realizado na UFSC  em colaboração com a UNESP e a USP. O projeto, no qual fui contemplado com uma bolsa de pesquisa PNPD, foi inteiramente financiado pela CAPES e CNPq.

2. Você esperava ver partículas com o formato que aparece na imagem vencedora ou foi uma surpresa?

Foi possível obter diferentes formatos e tamanhos de partículas, isoladas e em clusters, que variavam a partir da modificação de concentração de reagentes químicos, assim como dos tratamentos térmicos, mas o formato de estrela foi uma surpresa.

3. O belo cluster de partículas da imagem vencedora teve um bom desempenho no contexto da pesquisa?

Embora o formato estelar tenha chamado a atenção, outras partículas menos “charmosas” foram mais eficazes no processo de incorporação na rede polimérica. Os últimos resultados foram publicados recentemente na revista Materials Science and Engineering: C , Volume 39, 1 June 2014, Pages 29-34. O artigo descreve com mais exatidão os caminhos que levaram ao encapsulamento das partículas de fosfato de cálcio  pelas proteínas do látex. As próximas etapas da pesquisa consistem em testar o material em fluido corporal e estudar as interações físico-químicas a partir da molhabilidade da superfície. Como última etapa, iniciar os estudos com células (in vitro/vivo).

4. Conte- nos um pouco mais sobre a ideia do curativo.

A ideia do curativo consiste em se obter um material final com três funcionalidades: 1) isolar o ferimento (mecânico); 2) estimular a regeneração de tecidos (biocompatível); 3) carrear partículas de fosfato de cálcio. Dentro dessa proposta, a aplicabilidade deve ser na regeneração de tecido ósseo.

5. Gostaria de agradecer alguém que tenha ajudado na realização da imagem vencedora?

Agradeço aos órgãos de pesquisa que financiaram o projeto, a todos do suporte técnico, aos coautores Ivan Bechtold, Francisco Guimarães,  Aldo Job, Deuber Agostini e um agradecimento especial ao Fabricio Faita.

Para contatar o Rodney: rodney@fc.unesp.br


Imagem 3D do mês de julho: minientrevista com o autor.

17/07/2014

tanaka_3DA página de julho do calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies convida o usuário a colocar os óculos 3D para melhor visualizar a imagem do mês. A imagem mostra, com um aumento aproximado de mil vezes, uma superfície de aço galvanizado, ou seja, revestido por uma fina camada de zinco, que apresenta um ponto de corrosão. A amostra de aço zincado foi retirada de uma bomba de combustível de carro, e a corrosão ocorreu após expor a bomba a etanol durante 300 horas.

A imagem foi obtida em um microscópio eletrônico de varredura (MEV) do Laboratório de Fenômenos de Superfície (LFS) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP), participante do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies. Para obter o efeito tridimensional, o autor compôs uma imagem do tipo anáglifo a partir de duas imagens bidimensionais, usando o programa StereoPhoto Maker v. 4.36 da Masuji Suto @ David Sykes 2002-2010.

O autor da imagem é o professor titular da EPUSP Deniol Katsuki Tanaka, 67 anos. Doutorado em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP), Tanaka fez mestrado em Ciências pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e graduação em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (FEG-UNESP). Realizou pós-doutorado nos Estados Unidos, na Johns Hopkins University. Tanaka já foi docente da FEG-UNESP, da Faculdade de Engenharia Química de Lorena (FAENQUIL) da USP e do Instituto Mauá de Tecnologia. Foi também pesquisador do Instituto de Pesquisa Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) e pesquisador visitante nos Estados Unidos, no National Institute for Standards and Technology (NIST) e no National Sinchrotron Light Source do Brookhaven National Laboratory. Tem ampla experiência no estudo da corrosão e do desgaste.

Entrevista com o autor.

1. Comente o contexto em que foi realizada a imagem. 

Esta fotografia foi feita 2005 com um dos corpos de prova da Dissertação (Desgaste e corrosão de bombas de combustível com misturas de álcool e gasohol) de Mestrado do aluno Eng Mecânico,. M Eng, Fernando Fusco Rovai (orientado do Prof. Amilton Sinatora) no Departamento de Engenhara Mecânica da Poli. Como na dissertação não tinha espaço para apresentar a foto, ficou esquecida na minha gaveta. Tomando conhecimento do concurso de fotografia do INES, lembrei da foto e resolvi inscrever, e tive a sorte de ser um dos selecionados.

2. De que maneira a técnica de 3D é uma ferramenta importante para o pesquisador, particularmente no caso desta imagem?

Registrar fotograficamente superfícies que apresentam texturas não é fácil. Nem sempre os contrastes produzidos por efeito de luz e sombra conseguem descrever com precisão e, em alguns casos, só é possível com a utilização da técnica 3D.

3. Fale-nos um pouco sobre as imagens 3D e a Engenharia de Superfícies. Em que medida a técnica é utilizada no mundo?

Como disse, registrar fotograficamente superfícies que apresentam textura ou irregularidades superficiais, como em desgaste e corrosão, não é trivial. Requer conhecimento de técnicas fotográficas, particularmente de iluminação, sensibilidade, profundidade de foco, contraste, entre outros, e mais do que isso, a fotografia pode criar ilusão de óptica, transformando relevo em cavidade e vice-versa. A fotografia 3D elimina esta ilusão e inequivocamente consegue registrar a superfície.

Infelizmente é uma técnica utilizada por poucos, talvez pelo desconhecimento.

É uma técnica apaixonante, depois de dominar a técnica, que não é difícil, fazer fotografia 2D fica sem graça, sem sal. Eu faço fotos de aniversários dos meus netos em 3D e todos ficam deslumbrados..

4. Gostaria de agradecer alguém que tenha ajudado na realização da imagem vencedora?

Sim, ao Fernando Rovai e ao Prof. Amilton Sinatora por não terem utilizado a foto na Dissertação e nem nos trabalhos publicados decorrentes do Mestrado, deixando para mim esta oportunidade de divulgar a foto e ter ganho o prêmio.

5. Fique à vontade para outros comentários, curiosidades etc.

É uma técnica apaixonante e muitos dos meus alunos que fizeram o curso de documentação fotográfica compraram câmera fotográfica 3D.

Estou a disposição para qualquer informação. Aliás a fotografia 3D faz parte do programa da Disciplina Análise de Falha que dou na Escola Politécnica, no curso de graduação em Engenharia Mecânica.

Meu e-mail é dktanaka@usp.br


Prêmio Engenharia de Superfícies em imagens: você está convidado a participar.

23/05/2013

Provavelmente você já ganhou ou viu o calendário de mesa do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, cujas páginas estão ilustradas com imagens feitas por participantes do nosso Instituto. Aqui tem algumas páginas do calendário de 2013: 

ImagemImagemImagem

Pois bem, para confeccionar o calendário de 2014, decidimos convidar toda a comunidade nacional de Engenharia de Superfícies (estudantes e pesquisadores de universidades e institutos de pesquisa, profissionais de empresas da área etc.) a participar.

Como? Por meio do Prêmio Engenharia de Superfícies em imagens, uma iniciativa de divulgação científica do nosso INCT que selecionará as melhores fotografias ou imagens científicas que mostrem, em escala macro, micro ou nano, superfícies, fenômenos ocorrendo nelas, técnicas para modificá-las etc.

As imagens selecionadas, com suas legendas e créditos, passarão a ilustrar nosso calendário de 2014, que será distribuído gratuitamente em eventos da área. Os autores das imagens premiadas ganharão um vale-livro e um certificado, além de alguns exemplares dos calendários, é claro.

As inscrições abriram nesta segunda-feira e vão até o dia 19 de julho. 

Você não pode deixar de participar. Visite a página do prêmio, leia com atenção o regulamento, busque uma bela imagem de sua autoria entre seus arquivos ou faça uma nova, e faça sua inscrição no formulário online.

Boa sorte na seleção!

Página do prêmio, com acesso ao regulamento e formulário de inscrição:

http://engenhariadesuperficies.com.br/premiocalendario/