FIMAT - Programa de Pós-Graduação em Ciências - Física dos Materiais

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Ajuste do limite de detecção elétrica de compósitos condutivos para melhorar o desempenho de sensores híbridos.
(2019) Calheiro, Daniel Silva; Bianchi, Rodrigo Fernando; Gil, Laurent Frédéric; Bianchi, Rodrigo Fernando; Faria, Roberto Mendonça
As pesquisas em eletrônica híbrida têm proporcionado importantes avanços em novos materiais, dispositivos e formas de composição e estruturas desses sistemas. Contudo, controvérsias ainda existem sobre a limitação da eficiência elétrica de materiais híbridos e seus dispositivos, tais como as relações entre a estrutura, o processamento, o design e suas propriedades. Este trabalho descreve uma abordagem prática para melhorar o desempenho elétrico de um sensor de gás de amônia cujo princípio de operação baseia-se nas mudanças de condutividade elétrica, no baixo regime de percolação e na limitação de corrente elétrica utilizando, para tanto, um sistema composto de polímero semicondutor e óxido metálico. O dispositivo foi fabricado a partir de filmes finos totalmente impressos de polianilina / nanopartículas óxido de estanho e índio - PAni100􀀀xITOx [0 x 50% (wt/wt)] depositados sobre substrato de polietileno de alta densidade. Foi verificado que a corrente elétrica do dispositivo diminui e tende a se estabilizar à medida que a concentração de gás aumenta, e o valor desse limite de corrente elétrica (IL) depende de x, ou seja, quanto maior x, menor IL. Quando a corrente que flui através do dispositivo eletrônico é dominada pelas nanopartículas de ITO preenchidas com PAni, ocorre o aumento da concentração de portadores de salto que contribui para a resposta elétrica desejada de um sensor de gás heterogêneo. Neste regime, foi encontrada uma boa dependência linear de x na concentração de amônia na faixa de 0 a 35 ppm, com limite de detecção de até 0,5 ppm e resposta rápida (< 1 min). Estas descobertas sugerem direções para futuras pesquisas sobre o desenvolvimento de sistemas heterogêneos nos quais uma variação de corrente elétrica é desejada para melhorar a sensibilidade e a estabilidade da produção escalável de sensores híbridos funcionais.
Caracterização de bloco intertravado manufaturado a partir de resíduo de eletroeletrônicos com análise dos procedimentos e metodologia metrológica dos ensaios.
(2020) Gabriel, Luiz Tadeu; Bianchi, Rodrigo Fernando; Bernardes, Américo Tristão; Bianchi, Rodrigo Fernando; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Cunha, Alexandre Mendes
De acordo com relatório da ONU em 2017, o Brasil gerou cerca de 1,4 106 t de resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos – REEE (ABRIN, 2017), sendo cerca de 23% deste resíduo, material plástico. A legislação que orienta a gestão de resíduos sólidos (Lei nº 12.305 de 2010), sendo nova, ainda tem pendência de acordos setoriais com o setor produtivo e varejista, assim, o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações - MCTIC patrocina a rede de Centros de Recondicionamento de Computadores – CRC’s, sendo estes, espaços para o tratamento de equipamentos obsoletos ou inservíveis, podendo ser recondicionados ou ter suas partes destinadas à indústria de reciclagem. O CRC Programando o Futuro de Valparaíso/GO produz blocos intertravados a partir de carcaças e componentes plásticos para aplicação em pavimentos, passadiços, passarelas elevadas e estacionamento. O objetivo deste trabalho é a caracterizar e analisar as propriedades mecânicas que se relacionam com a aplicação desses blocos, estimar a incerteza associada a cada ensaio utilizando o método da Norma ISO GUM e elaborar roteiro para garantir a confiabilidade de resultados durante atividades laboratoriais. A metodologia indicada nas normas para os respectivos ensaios não contemplam alguns geradores de incerteza de medição, como por exemplo a incerteza herdada da calibração dos equipamentos utilizados. Os resultados dos ensaios dos blocos de REEE são comparáveis aos parâmetros de blocos de concreto comumente utilizados em aplicações similares, por exemplo, para a resistência à compressão em temperatura ambiente obteve-se (41 ± 5) MPa e taxa de absorção de (0,0846±0,0002) % no bloco intertravado de REEE. O uso normalizado de resistência à compressão é maior ou igual a 35 MPa e a absorção menor ou igual a 6 %, de acordo com a ABNT NBR 9781:2013. Esta pesquisa foi realizada com o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES): Código de financiamento 001. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Mecânica de Fratura DEMET/EM/UFOP.
Caracterização de nanoestruturas de sulfeto de chumbo por microscopia de varredura por sonda.
(2020) Beato, Felipe Rafael Gomes; Barboza, Ana Paula Moreira; Prado, Mariana de Castro; Barboza, Ana Paula Moreira; Pinto, Elisângela Silva; Almeida, Ive Silvestre de
Após a obtenção experimental do grafeno em 2004, iniciou-se uma corrida para se conseguir novos materiais bidimensionais - como são chamados materiais com espessura de um ou poucos átomos. Esses materiais possuem propriedades únicas ligadas às suas dimensões, prometendo protagonizar o desenvolvimento da nanotecnologia e da nanoengenharia. Neste trabalho serão apresentados resultados inéditos a respeito da esfoliação mecânica de um novo nanomaterial: o Sulfeto de Chumbo (PbS), mais conhecido como Galena. Para isso serão utilizadas técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda (SPM - Scanning Probe Microscopy). Os resultados mostram que o sulfeto de chumbo pode ser mecanicamente esfoliado, em camadas nanométricas, de maneira análoga ao que é feito com outros materiais bidimensionais. Medidas de Microscopia de Força Atômica das amostras revelam o caráter nanométrico dos flocos. Foram realizados testes em soluções ácidas na tentativa de reduzir as contaminações geradas no processo de esfoliação. Análises envolvendo Microscopia de Força Elétrica (EFM – Electric Force Microscopy) e Microscopia de Potencial de Superfície (SKPM – Scanning Kelvin Probe Microscopy) também foram realizadas com o intuito de caracterizar propriedades eletromecânicas desse novo nanomaterial. Este estudo pode representar o primeiro passo no sentido de aplicar o PbS para produção de nanodispositivos eletrônicos.
Caracterização de sulfeto de antimônio bidimensional por microscopia de varredura por sonda.
(2022) Benedito, Atália Júlio; Barboza, Ana Paula Moreira; Pinto, Elisângela Silva; Barboza, Ana Paula Moreira; Soares, Jaqueline dos Santos; Barcelos, Ingrid David
Materiais em escala nanométrica apresentam diferentes propriedades se comparados às suas propriedades em escala macroscópica. Tais propriedades podem estar intercaladas entre aquelas associadas ao nível atômico (ou molecular). Logo, há um grande desenvolvimento de novos materiais nanoestruturados, não só na área de pesquisa acadêmica, como também, em setores que empregam alta tecnologia, na indústria eletrônica, aeroespacial e de embalagens, por exemplo. Uma linha de pesquisa que vem crescendo na área científica são os chamados materiais bidimensionais. A inspiração para a busca por novos materiais nessa dimensão se deve ao interesse na descoberta de propriedades capazes de modificar sistemas que conhecemos atualmente. Este projeto buscou investigar, pela primeira vez, um novo material bidimensional: o sulfeto de antimônio (Sb2S3) utilizando principalmente técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda. O objetivo foi verificar desde os processos de obtenção do material, na escala nanométrica, até o estudo de suas propriedades morfológicas, elétricas e ópticas. Os resultados alcançados nos permitem afirmar que o sulfeto de antimônio bidimensional tem grande potencial para aplicações em dispositivos fotossensíveis na escala nanométrica.
Caracterização estrutural e espectroscópica de cristais de Bis[1-(diaminometileno)tiouron-1-ium)] Naftaleno-1,5-dissulfonato.
(2018) Felix, Marcela Campanha; Perpétuo, Genivaldo Julio; Perpétuo, Genivaldo Julio; Correa, Rodrigo de Souza; Ribeiro, Marcos Antônio
Interações intermoleculares são importantes no entendimento da auto-organização molecular de novos sólidos com propriedades físicas e químicas desejadas. Neste trabalho foram realizadas as análises estrutural e espectroscópica de cristais de bis[1- (diaminometileno)tiourôn-1-io] naftaleno-1,5-dissulfonato (BND), obtidos pela técnica de crescimento em solução. Amostras monocristalinas foram caracterizadas através de difração de raios X, FT-IR e espectroscopia Raman. O BND cristaliza no grupo de espaço monoclínico centrossimétrico C2/c com quatro unidades por célula unitária. O arranjo dos componentes de cargas opostas, bis[1-(diaminometileno)tiourôn-1-io] e naftaleno1,5-dissulfonato, é majoritariamente determinado por interações iônicas e ligações de hidrogênio no cristal. Ligações de hidrogênio 𝑁 − 𝐻 ⋯ 𝑂 e 𝑁 − 𝐻 ⋯ 𝑆 são observadas e comparadas com outros compostos de referência. Amostras do composto BND deuterado BND(D) também foram obtidas e comparadas com o composto protonado BND(H).
Caracterização estrutural e morfológica de cristais puros e mistos de sulfato de amônio hexahidratado com Ni e Co da família dos sais de Tutton obtidos pelo método de evaporação isotérmica.
(2015) Oliveira, Michele de; Perpétuo, Genivaldo Julio; Franco, Carlos Joel
Sais da família de Tutton compreendem cristais com fórmula química geral M2M’(XO4)2.6H2O onde, M=K, NH4, Rb, Cs, Tl, M’= Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, V, Cr, X=S e Se. Neste trabalho amostras da série isomórfica (NH4)2NixCo(1-x)(SO4)2.6H2O foram crescidas e caracterizadas com variações das concentrações de níquel e cobalto. Este tipo de material tem sido estudado devido a suas propriedades físicas e químicas ainda não compreendidas e por apresentarem potenciais aplicações tecnológicas. Neste estudo serão apresentados resultados de crescimento de cristais com 0 < x < 1 e resultados de medidas de difração de raios X para mono e policristais, análise térmica (termogravimetria e calorimetria térmica diferencial), espectroscopia de absorção no ultravioleta/visível, espectroscopia Raman, espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Pelo método de crescimento utilizado, evaporação isotérmica, bons monocristais foram obtidos em todo intervalo de composição. A análise dos difratogramas de cristais pó indicou mudanças estruturais das amostras submetidas a tratamentos térmicos. Os estudos de TG/DTA realizados revelaram um rico processo de decomposição em temperaturas entre 1000C e 7000C. A espectroscopia Raman e no infravermelho permitiram a análise vibracional das amostras. Para a espectroscopia de absorção no UV-Vis foram obtidos bons espectros e a análise química por ICP-AES permitiu investigar a eficiência do método de crescimento utilizado.
Caracterização morfológica da heterojunção de volume de Tiofeno : Fulereno por simulação molecular.
(2019) Morais, Marlene Notélio Borges Luíza de; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira; Savedra, Ranylson Marcello Leal; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira; Viana, Rommel Bezerra; Bianchi, Rodrigo Fernando
Os polímeros conjugados são empregados para compor camadas ativas em dispositivos opto eletrônicos orgânicos que são ultrafinos, leves, flexíveis e ambientalmente sustentáveis. O constante aprimoramento da Eletrônica Orgânica requer o maior controle sobre a morfologia dessas camadas, que influencia diretamente na eficiência quântica dos dispositivos. Devido à natureza amorfa dos polímeros, no entanto, a caracterização dessas microestruturas não é uma tarefa simples. Neste trabalho, a simulação computacional de dinâmica molecular atomística foi empregada como ferramenta na caracterização morfológica de blendas de poli (3-hexiltiofeno) (P3HT):6,6-fenil C61 éster metílico de ácido butírico (PCBM), que vem sendo utilizadas em Células Solares Orgânicas (CSOs), no modelo de Heterojunção de Volume (HjV). Os procedimentos experimentais comumente empregados na fabricação de filmes finos foram mimetizados, a fim de avaliar o seu impacto sobre a morfologia. Foram analisados os efeitos do solvente e da temperatura, uma vez que esses fatores exercem influência sobre a morfologia final da HjV. Analises conformacionais mostraram que as cadeias de P3HT não são majoritariamente planares e tendem a se enovelar. As interações com as moléculas de solvente e de PCBM, no entanto, minimizaram esse efeito e conferiram maior grau de organização a matriz polimérica. O solvente também atua como o meio pelo qual a interface entre os semicondutores se forma durante a fabricação. O tratamento térmico em torno do ponto de fusão do polímero melhorou a distribuição dos semicondutores, sendo, portanto, urna etapa importante na fabricação de dispositivos mais eficientes. Analises de distribuição dos domínios e fator de estrutura apontaram para a existência de três fases, sendo PCBM e P3HT semicristalinos e mistura amorfa de ambos. A abordagem empregada nessa pesquisa permitiu uma investigação robusta da morfologia da camada ativa a nível molecular e de como os procedimentos de fabricação influenciam em sua formação. Estes resultados podem contribuir para o maior controle sobre essas microestruturas e, consequentemente, para o progresso da Eletrônica Orgânica.
Caracterização teórica de novas moléculas de β-Dicetonato de Difluoroboro Flavanona.
(2023) Carvalho, Gabriel Luiz de; Matos, Matheus Josué de Souza; Matos, Matheus Josué de Souza; Postacchini, Bruna Bueno; Silveira Júnior, Orlando José
A caracterização teórica e experimental de moléculas orgânicas em Ciências dos materiais têm um imenso interesse científico e tecnológico pois visa compreender as propriedades da estrutura eletrônica de sistemas moleculares úteis no desenvolvimento de novos materiais para nanodispositivos como células solares, dispositivos optoeletrônicos, biossensores. Neste trabalho, através de métodos teóricos de primeiros princípios, podemos caracterizar compostos derivados do Boro por exemplo, como o BODIPY e β-dicetonato de Difluoroboro (BF2dbm) que exibem fortes características fotofísicas com elevados valores para os coeficientes molares de absorção. Utilizamos a Teoria do Fucional da Densidade (DFT) e sua extensão dependente do tempo (TDDFT) para investigar a estrutura eletrônica, o gap de energia, orbitais moleculares e as diferenças de orbitais em estados excitados utilizando o funcional híbrido B3LYP de uma familia de 9 moléculas inéditas. Os cálculos foram realizados considerando-se três diferentes solventes: Acetonitrila, Clorofómio e THF (Tetraidrofurano) com intuito de comparar com os dados experimentais. A abordagem TDDFT com a aproximação Tamm-Dancoff (TDA) ao se utilizar os solventes mostrou que a 1a banda de absorção (de mais baixa energia), é composta majoritariamente por transições do 1o ao 4o estado excitado (com exceção da molécula 4a que obteve até o 5o estado). Além disso, esta abordagem revelou que os cálculos TDDFT se apro- ximaram melhor dos valores experimentais do que os cálculos DFT. Também foram realizados cálculos de espectroscopia no infravermelho ativo para observar os modos normais de vibração considerando os diferentes grupos funcionais de cada molécula. Analisamos o gap de energia a partir dos espectros de absorção das 9 moléculas e detectamos a ocorrência do deslocamento batocrômico (Red Shift) e hipsocrômico (Blue Shift) devido a adição de solventes nos cálculos teóricos quando comparados com os cálculos em fase gasosa. Notamos também que os dados teóricos contendo solvente foram os que mais se aproximaram dos valores experimentais. Ana- lisamos também as energias de excitações dos orbitais de fronteira HOMO e LUMO que são responsáveis pela contribuição principal na transição eletrônica do estado fundamental para o 1o estado excitado, presente na primeira banda de absorção referente ao maior comprimento de onda em que as moléculas absorvem na região UV-Vis. Num estudo posterior, pretendemos estudar a formação de Dímeros com as moléculas 4a, 4c e 4e inicialmente, comparando com os valores experimentais afim de compreender o comportamento da estrutura eletrônica no estado sólido e a fim de entender seu comportamento em dispositivos eletrônicos.
Condutividade AC de compósito de PDMS elastomérico reforçado com fibras de açaí recobertas com PANI.
(2021) Lopes Junior, Gilton Martins; Bianchi, Rodrigo Fernando; Bianchi, Rodrigo Fernando; Guerra, Elídia Maria; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
O desenvolvimento de compósitos poliméricos condutivos reforçados (CPCs) com fibras vegetais sob efeitos de deformação mecânica é um tema atraente cientifico e tecnologicamente. Este trabalho tem por objetivo investigar e compreender o comportamento da condutividade alternada, σ*(ω) = σ´(ω) + iσ´´(ω) (ω = 2f), de CPCs à base de fibras naturais de açaí (FNA) recobertas com polianilina (PANI) e dispersas em matriz de polidimetilsiloxano (PDMS), em faixas de pressão (P) e frequência elétrica (f) iguais a, respectivamente, 0 à 200 kPa e 1 à 105 Hz. Os resultados obtidos de σ*( f) como função de P e ω mostram os comportamentos de percolação e quasiuniversal da condutividade alternada [σ´( f)  f s com s  0,8] a partir de 50 kPa e de razões FNA-PANI/PDMS iguais ou superiores a 7%. Os resultados obtidos foram investigados a partir de modelos teórico-experimentais baseados em aproximações de meio efetivo, mecanismos de percolação e condução em meios sólidos desordenados. Como resultado, a aproximação do meio efetivo (EMA - Effective Medium Aproximation) mostrou-se adequada para representar os materiais com fases distintas, miscíveis, dielétricas e condutoras obedecendo, para tanto, o limiar de percolação elétrica do sistema FNA-PANI/PDMS. Em paralelo, a resposta elétrica da FNA recoberta com PANI foi investigada pelo modelo de energia livres e aleatórias (RFEBRandom Free Energy Barrier Model) que mostra, além da característica quasi-universal de σ´(f), que tanto a frequência quanto a pressão atuam no sentido de confinar os portadores de carga em regiões mais localizadas nas fibras recobertas com polímero condutor tornando, assim, o sistema mais condutivo. Consequentemente, as dependências de Sf com P e f sugerem variações geométricas de, respectivamente, esférica para colunar e interdomínio para interfibras. Portanto, o presente trabalho contribuiu para a compreensão dos mecanismos de condução em novos compósitos flexíveis à base de PANI, FNA e PDMS e, portanto, para o estudo do desempenho elétrico e desenvolvimento de sensores de deformação totalmente poliméricos.
Controle de propriedades eletromecânicas de dicalcogenetos de metais de transição por microscopia de varredura por sonda.
(2019) Bessa, Maurício Vasconcelos; Barboza, Ana Paula Moreira; Neves, Bernardo Ruegger Almeida; Barboza, Ana Paula Moreira; Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Oliveira, Camilla Karla Brites Queiroz Martins de
Neste trabalho serão apresentados resultados a respeito de propriedades eletromecânicas de Dicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs - Transition Metal Dichalcogenides). Todas as medidas experimentais foram realizadas no Laboratório de Nanoscopia do Departamento de Física da UFMG. Cálculos por primeiros princípios previram que, a aproximação das camadas ou hidrogenação desses materiais poderia levar a diminuição do gap de energia dos mesmos. Utilizando técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda foi possível verificar, experimentalmente, este resultado. Analisamos os efeitos produzidos pela aplicação de força compressiva e campo elétrico, em monocamadas e poucas camadas de TMDs. Observamos que os materiais apresentaram duas transições: a primeira ocorre em forças baixas (F < 200 nN), e é devida a hidrogenação da amostra. Já a segunda transição, ocorre em forças mais altas (F > 400 nN) e deve-se a aproximação das camadas dos TMDs estudados. A transição do comportamento semicondutor para o comportamento metálico, induzida pelo fechamento do gap em TMDs, é um processo reversível, dependente da força compressiva e do ambiente em que o experimento é realizado.
Correlação entre as propriedades morfológicas e eletrônicas em filmes de MEH-PPV em fase condensada.
(2016) Magalhães, Carlos Eduardo Tavares de; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira; Savedra, Ranylson Marcello Leal; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira; Faria, Roberto Mendonça; Caetano, Melissa Soares
O MEH-PPV é um polímero semicondutor que tem sido intensamente investigado devido suas propriedades optoeletrônicas, podendo ser empregado em dispositivos eletrônicos, como displays flexíveis, células fotovoltaicas e transistores orgânicos. Segundo a literatura, soluções de MEH-PPV em THF podem exibir comportamento eletrônico bimodal, apresentando duas fases na região do espectro visível. Com intuito de estudar este fenômeno, foram utilizadas metodologias de modelagem molecular baseadas no formalismo das Mecânicas Clássica (Dinâmica Molecular) e Quântica (Métodos semiempirícos e ab initio). Os resultados mostraram que o nonâmero do MEH-PPV descreve o comportamento eletrônico do polímero. A partir desta constatação, foram elaborados modelos de MEH-PPV em fase condensada (soluções em THF e filmes). As correlações entre as estruturas e as propriedades eletrônicas dos oligômeros extraídos do filme apresentaram maior número de isomerizações cis do que as cadeias das soluções mais diluídas. Além disso, os resultados mostraram que há restrição da distribuição dos orbitais moleculares de fronteira, o que pode dificultar a mobilidade eletrônica. Este comportamento está associado à fase azul do oligômero de MEH-PPV, encontrado majoritariamente no filme, pois apresenta o maior número de torções na cadeia principal. Por outro lado, em solução de THF as moléculas tendem a ser mais planares, resultando em um comprimento de onda máximo em regiões menos energéticas (fase vermelha).
Crescimento e caracterização de cristais de K com composição mista de Ni e Co da família do sal de Tutton.
(2015) Pacheco, Tiago de Sousa; Perpétuo, Genivaldo Julio; Paiva, Edinei Canuto; Cazati, Thiago
A classe de cristais investigados neste trabalho vem despertando o interesse de muitos pesquisadores, especialmente no estudo das propriedades físicas, compreendem a família do sal de Tutton. Porém, pouco é encontrado sobre os cristais mistos, com ocupação parcial do metal bivalente. Neste trabalho foram estudadas amostras inéditas crescidas a partir da fórmula empírica 𝐾2+𝐶𝑜𝑥2+𝑁𝑖(1−𝑥)2+ (𝑆𝑂4)2 .6𝐻2𝑂, com ocupação parcial dos cátions Co e Ni. Acreditamos que amostras dos cristais mistos também sejam isomórficos aos sais puros, e exibam estrutura cristalina monoclínica e o grupo espacial P21/c. A combinação das propriedades físicas e químicas dos elementos que formam estes sais, permite obter cristais mistos com uma ampla gama de composição. Por meio do método de crescimento de cristais por solução com evaporação isotérmica do solvente, foi possível obter cristais puros e mistos com boa qualidade óptica. Os resultados obtidos por análise térmica mostram que os cristais mistos obtidos possuem temperatura de desidratação acima da temperatura de desidratação de alguns cristais puros desta família. No processo de decomposição estes cristais sofrem uma perda de massa de aproximadamente 24% equivalente às moléculas de água que formam octaedros de coordenação dos íons Ni e Co. Através da espectroscopia Raman foram identificados os modos vibracionais de SO4, H2O e dos octaedros Ni(H2O)6 e Co(H2O)6, e com espectroscopia de absorção UV-vis foi possível identificar as bandas de absorção das amostras. Análises químicas das proporções de Ni e Co foram realizadas por fluorescência de raios X, ICP-OES e EDS. Por meio de difração de raios X por monocristal foi possível resolver a estrutura cristalográfica de um cristal misto inédito, em duas faixas de temperatura.
Crescimento e caracterização de dissulfeto de molibdênio bidimensional por deposição química na fase vapor.
(2022) Alves, Vinícius Fonseca; Almeida, Ive Silvestre de; Barboza, Ana Paula Moreira; Almeida, Ive Silvestre de; Matos, Matheus Josué de Souza; Rezende, Natália Pereira
Os nanomateriais têm despertado o interesse em diversos campos de pesquisa devido às suas excelentes propriedades e potencialidade de aplicações. Esses materiais possuem no mínimo uma dimensão em escala nanométrica e podem ser obtidos de diferentes maneiras: esfoliação mecânica ou química diretamente de um mineral, ou podem ser sintetizados diretamente sobre substratos específicos. Neste trabalho visamos estabelecer as condições adequadas à síntese de poucas camadas de dissulfeto de molibdênio (MoS2), utilizando a técnica de deposição química em fase vapor, mais conhecida como CVD. Há vários estudos sobre o crescimento de MoS2, porém cada sistema necessita de seus próprios parâmetros, sendo necessário a adaptação dos mesmos para a produção de flocos de qualidade. A proposta envolve o estudo da síntese deste nanomaterial desde a escolha dos precursores (e parâmetros relevantes no processo), à caracterização óptica, elétrica e mecânica do mesmo. Para isso serão utilizadas técnicas de processamento de amostras, técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda como Microscopia de Força Atômica e Microscopia de Força Lateral (caracterizações mecânicas), além da Microscopia de Força Elétrica (caracterização elétrica) e Espectroscopia Raman para averiguação da qualidade e número de camadas dos flocos crescidos.
Deposição e caracterização de revestimentos de diamond-like carbon (DLC) sobre substrato de titânio.
(2017) Araújo, Mário Almeida; Batista, Ronaldo Junio Campos; Manhabosco, Taíse Matte; Batista, Ronaldo Junio Campos; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de; Soares, Jaqueline dos Santos
Biomateriais metálicos devem apresentar uma combinação de propriedades como resistência à corrosão, biocompatibilidade e resistência mecânica. O titânio e suas ligas aliam essas propriedades. No entanto, são susceptíveis ao desgaste. No presente trabalho, aplicamos sobre o titânio revestimentos obtidos por meio eletrodeposição, utilizando diferentes potenciais, afim de aumentar sua resistência ao desgaste. O filme depositado foi de carbono tipo diamante (DLC). Esses materiais têm alta dureza e resistência ao desgaste, além de biocompatibilidade intrínseca, característica altamente desejada para biomateriais. A caracterização morfológica do titânio revestido com DLC foi realizada por microscopia de força atômica (AFM). O titânio apresentou uma superfície pouco rugosa, resultante do processo de eletropolimento, a qual foi copiada pelo filme. A espectroscopia Raman mostrou a formação das bandas D e G, características de filmes DLC, e possibilitou a determinação do teor de hidrogênio presentes nos filmes. Além das bandas D e G foi encontrado um pico T, atribuído ao diamante nanocristalino. A presença de carbono na superfície do titânio contribuiu para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste. Em relação ao comportamento corrosivo, o filme mostrou um comportamento mais resistente à corrosão quando comparado ao substrato. A ação simultânea de desgaste-corrosão levou uma falha prematura do filme. Assim, a presença do filme na superfície do titânio contribuiu para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste e a corrosão, todavia, os revestimentos DLC falham em situações em que a carga e o ambiente corrosivo estão agindo em conjunto.
Deposição e caracterização de revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de óxido de grafeno.
(2017) Nicomedes, Daniel Nilson; Manhabosco, Taíse Matte; Batista, Ronaldo Junio Campos; Manhabosco, Taíse Matte; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de; Cazati, Thiago
Biomateriais são substâncias de origem natural ou sintética que podem ser utilizados para substituição total ou parcial de tecidos vivos danificados. Dentre os biomateriais utilizados em aplicações médicas, temos as cerâmicas a base de fosfato de cálcio. Um exemplo deste tipo de cerâmica é o mineral Hidroxiapatita HA (Ca5(OH)(PO4)3) que apresenta bastante similaridade com a fase mineral presente em nossos ossos e dentes. O uso desse mineral em implantes tem se mostrado de grande sucesso devido ao seu comportamento in vivo e por apresentar propriedades bioativas e osteocondutivas que favorecem o crescimento ósseo. Entretanto, a Hidroxiapatita, por ser um material cerâmico, é um biomaterial frágil e susceptível a falha por fadiga. Seguindo a linha de outras pesquisas que têm incorporado uma segunda fase de reforço (nanotubos de carbono, talco, etc.), este trabalho propõe, realiza e analisa a incorporação de óxido de grafeno aos revestimentos de Hidroxiapatita depositados sobre titânio com o objetivo de melhoria nas propriedades mecânicas da HA sem prejudicar a biocompatibilidade. Os resultados mostram que a Hidroxiapatita obtida por eletrodeposição pulsada com incorporação de óxido de grafeno apresenta uma melhor resistência ao desgaste comparada à Hidroxiapatita pura sem comprometimento da biocompatibilidade, apresentando resistência à corrosão um pouco melhor quando comparado ao titânio puro.
Deposição e caracterização de revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de talco de pedra-sabão.
(2017) Mota, Laureana Moreira; Manhabosco, Taíse Matte; Barboza, Ana Paula Moreira; Barboza, Ana Paula Moreira; Junqueira, Rosa Maria Rabelo; Perpétuo, Genivaldo Julio
Implantes metálicos, tais como o titânio e suas ligas, têm sido cada vez mais utilizados como próteses ortopédicas e dentárias devido às suas propriedades, tais como biocompatibilidade, resistência à corrosão, leveza e alta ductilidade. No entanto, são materiais que não possuem uma alta resistência ao desgaste e nem formam ligações químicas fortes com os tecidos duros humanos, o que torna o seu uso limitado. Uma forma de melhorar a bioatividade destes materiais é por meio do desenvolvimento de revestimentos, tais como a hidroxiapatita – um material biocerâmico que apresenta composição química e semelhança biológica com os tecidos duros humanos e que promove a ligação entre implante e os tecidos circundantes. Como toda cerâmica, a hidroxiapatita é um material frágil e de baixa resistência ao impacto. Neste trabalho é proposta a eletrodeposição de hidroxiapatita com incorporação de talco de pedra-sabão para melhora das propriedades mecânicas. O talco de pedra-sabão é um material bidimensional com propriedades similares às do grafeno (grande resistência à ruptura, rigidez moderada, baixa energia de ligação entre camadas e capacidade de suportar deformações sem romper). Os revestimentos compósitos de hidroxiapatita com incorporação de talco foram avaliados através de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, polarização potenciodinâmica, difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, ensaios de desgaste e testes de biocompatibilidade. Diversos parâmetros foram utilizados para a deposição dos filmes de hidroxiapatita sendo que, na melhor condição de deposição, imagens ao microscópio eletrônico de varredura indicaram a formação de filmes compactos e uniformes para revestimentos de hidroxipatita pura e com incorporação de menores quantidades de talco. Espectros de energia dispersiva mostraram a formação de hidroxiapatita com razão Ca/P = 2,7. Da espectroscopia Raman foi possível obter a banda característica da presença de cristais de hidroxiapatita, em torno de 959 cm􀀀1. Por DRX foram identificadas as fases hidroxiapatita, talco e óxido de cálcio (CaO) nos filmes; a presença de CaO pode estar relacionada à alta concentração de cálcio nas amostras depositadas. Curvas de polarização potenciodinâmica indicaram que os filmes de hidroxiapatita depositados durante 1 hora aumentaram a resistência à corrosão do substrato de titânio em solução salina tamponada com fosfato (PBS), enquanto que os filmes com incorporação de talco apresentaram um comportamento idêntico ao do titânio sem o revestimento. Os ensaios de desgaste indicaram que os revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de 10 g/L de talco melhoraram de forma significativa a resistência ao desgaste do substrato de titânio. Testes de biocompatibilidade in vitro indicaram que, apesar de uma baixa viabilidade celular, todas as amostras apresentaram atividade ALP (fosfatase alcalina) e produção de colágeno, importantes indicadores da diferenciação celular de osteoblastos.
Desenvolvimento e caracterização de cerâmicas de dióxido de titânio dopadas com nióbio e lantânio.
(2022) Sales, Joel Neto Bispo de; Manhabosco, Taíse Matte; Freitas, Antonio Evangelista de; Manhabosco, Taíse Matte; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Righi, Ariete
O TiO2 é um material versátil com potencial para uma ampla gama de aplicações tecnológicas como catalisadores, sensores e antenas de Microfita. Neste trabalho, TiO2 co-dopado com Nióbio (Nb+5) e Lantânio (La+3) foi produzido através de uma reação de estado sólido a 1350°C em atmosfera de ar e nitrogênio (N2). As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios X (DRX) e medidas de permissividade elétrica. As imagens SEM mostram a redução no tamanho do grão com a adição de dopantes. As amostras sinterizadas em N2 não apresentaram boa densificação devido à evaporação incorreta do ligante PVA. Por meio de espectroscopia de espalhamento Raman, através da análise da largura a meia altura dos picos do espectro, os resultados confirmaram a co-dopagem das amostras com La e Nb. O DRX também confirmou a dopagem com La e Nb e a presença de uma fase secundária nas amostras. O analisador de impedância identificou um aumento significativo na permissividade elétrica para amostras sinterizadas em ar e N2. A permissividade colossal ainda não foi alcançada. No entanto, nossos resultados podem indicar que, melhorando o processo de síntese de TiO2 por reação no estado sólido, existe a possibilidade de obter uma permissividade colossal. Foi identificada uma tangente de perda próxima de zero, o que permite a aplicação deste material para diversas aplicações na indústria de dispositivos eletrônicos.
Difusão da água em nanotubos de carbono sob efeito de campo elétrico.
(2017) Freitas, Débora Nazaré de; Oliveira, Alan Barros de; Oliveira, Alan Barros de; Silva, Leandro Barros da; Matos, Matheus Josué de Souza
A água, substância fundamental para a vida no planeta, é formada por apenas três átomos, um de oxigênio e dois de hidrogênio. Apesar da aparente simplicidade, ela possui características incomuns aos líquidos, como sua anomalia na difusão, que é o aumento da mobilidade sob pressão. Atualmente há mais de sessenta anomalias catalogadas para a água bulk. Contudo, a maior parte da água responsável pela vida está em estado confinado, dentro de células e em canais em escala nanométrica. Sendo assim, é importante se saber como ela se comporta em meios confinados. Certo avanço já foi feito nesse sentido, mas com foco em meios confinantes perfeitos e no vácuo. Neste trabalho, utilizando o método de dinâmica molecular para calcular a difusão em sistemas água-nanotubos de carbono, investigamos a ação de um campo elétrico externo atuando no sistema. Apesar de neutra, a molécula de água tem dipolo elétrico, que certamente será influenciado pela ação do campo e, assim, modificando sua difusão. A importância deste estudo se dá pelo fato da maior parte da água em meios biológicos não se encontrar isolada, pelo contrário, está na maior parte das vezes em meio iônico, logo, carregado.
Dinâmica ab initio de líquidos polares : acetonitrila e metanol.
(2014) Costa, Cleidinéia Cavalcante da; Batista, Ronaldo Junio Campos; Manhabosco, Taíse Matte; Oliveira, Alan Barros de; Mota, Vinícius Cândido
Dispositivo vestível para medição contínua da taxa de bilirrubina em recém-nascidos.
(2020) Silva, Otto Henrique Cezar e; Bianchi, Rodrigo Fernando; Bianchi, Rodrigo Fernando; Ferreira, Giovana Ribeiro; Menezes, Tatiana Prata
Este trabalho relata o projeto, fabricação, teste e aplicação de uma plataforma de sensoriamento óptico de baixo custo dentro de uma pulseira de silicone para monitorar continuamente a bilirrubina não conjugada in vitro, exposta a condições de fototerapia. Este dispositivo consiste em um fotômetro portátil integrado baseado em uma fonte azul de diodo emissor de luz (430-490 nm) voltada para um resistor dependente de luz com bilirrubina colocada entre eles. A resposta óptica de uma variedade de concentrações de bilirrubina sob fototerapia padrão, moderada e em altas doses está de acordo com as medidas do dispositivo óptico. Os dados mostram uma tendência para uma correlação linear entre o tempo de meia vida da molécula de bilirrubina e a razão da concentração de bilirrubina pelo brilho da luz. Nosso estudo fornece novas ideias sobre o conceito de medidores de bilirrubina em tempo real e não invasivos, nos quais dispositivos ópticos flexíveis e de baixo custo são promissores para monitorar a evolução da bilirrubina em recém-nascidos ictéricos durante a fototerapia.

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