{"id":4380,"date":"2023-05-02T18:47:03","date_gmt":"2023-05-02T21:47:03","guid":{"rendered":"https:\/\/cienciasbahia.org.br\/novo\/?p=4380"},"modified":"2023-05-04T15:06:11","modified_gmt":"2023-05-04T18:06:11","slug":"nanotecnologia-cientistas-usam-feixe-de-eletrons-para-criar-estruturas-materiais-inovadoras","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciasbahia.org.br\/novo\/2023\/05\/02\/nanotecnologia-cientistas-usam-feixe-de-eletrons-para-criar-estruturas-materiais-inovadoras\/","title":{"rendered":"Nanotecnologia: cientistas usam feixe de el\u00e9trons para criar estruturas materiais inovadoras"},"content":{"rendered":"

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Sistema de irradia\u00e7\u00e3o pode ser utilizado na fabrica\u00e7\u00e3o de part\u00edculas para despolui\u00e7\u00e3o de rios e em revestimentos com propriedades antivirais, bactericidas e antif\u00fangicas.<\/span><\/p>\n

O pesquisador Jo\u00e3o Paulo de Campos da Costa, da Escola de Engenharia de S\u00e3o Carlos (EESC) da USP, em colabora\u00e7\u00e3o com pesquisadores da UFSCar, desenvolveu um <\/span>equipamento inovador que modifica materiais semicondutores e n\u00e3o met\u00e1licos<\/span><\/a>. Utilizando a irradia\u00e7\u00e3o por feixe de el\u00e9trons, esse sistema permite manipular as propriedades dos materiais sem a necessidade de utilizar subst\u00e2ncias qu\u00edmicas t\u00f3xicas que possam contaminar o meio ambiente. As min\u00fasculas part\u00edculas modificadas (de 0,000001 a 0,0001 mil\u00edmetros) podem ser usadas no combate a bact\u00e9rias, fungos e tumores. Al\u00e9m disso, o sistema de irradia\u00e7\u00e3o por feixe de el\u00e9trons (Ebis, na sigla em ingl\u00eas) apresenta uma vantagem significativa em rela\u00e7\u00e3o a m\u00e1quinas similares, sendo mais acess\u00edvel em termos de custo, tamanho reduzido e facilidade de opera\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>\n

\u00c9 crescente a demanda por materiais com propriedades e fun\u00e7\u00f5es que possam ser customiz\u00e1veis por meio da aplica\u00e7\u00e3o controlada de luz ou el\u00e9trons. Por isso, a microscopia eletr\u00f4nica de transmiss\u00e3o tem sido amplamente utilizada no processamento e fabrica\u00e7\u00e3o de novos materiais. No entanto, a dificuldade com a inje\u00e7\u00e3o controlada de feixes de el\u00e9trons em microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos tem sido a modifica\u00e7\u00e3o e a produ\u00e7\u00e3o em larga escala de materiais. A mec\u00e2nica apresentada pelo pesquisador supera o desafio em uma escala semi-industrial.<\/span><\/p>\n

O engenheiro explica ao Jornal da USP que, com a nova tecnologia, as rea\u00e7\u00f5es agora poder\u00e3o ser aplicadas a novos campos de pesquisa: \u201cO objetivo do trabalho foi criar um equipamento port\u00e1til com custo-benef\u00edcio capaz de irradiar materiais em larga escala, o que n\u00e3o era poss\u00edvel nos microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos comerciais. Os resultados obtidos incluem a cria\u00e7\u00e3o de diferentes estruturas aplic\u00e1veis a sensores de gases, modifica\u00e7\u00e3o de superf\u00edcies para prevenir a replica\u00e7\u00e3o de v\u00edrus, incluindo o da covid-19, e aprimoramento de biossensores para diagn\u00f3stico m\u00e9dico. Al\u00e9m disso, os materiais irradiados tamb\u00e9m podem ter aplica\u00e7\u00f5es na remo\u00e7\u00e3o da contamina\u00e7\u00e3o causada pela ind\u00fastria, como a degrada\u00e7\u00e3o de corantes lan\u00e7ados em rios.<\/span><\/p>\n

A irradia\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons consegue criar estruturas inovadoras, que n\u00e3o foram obtidas na literatura [cient\u00edfica]. Isso porque a quantidade de el\u00e9trons aplicada em um determinado material modifica a sua morfologia, e consequentemente a sua propriedade. O problema \u00e9 que, por ser muito cara, n\u00e3o era poss\u00edvel fazer essa produ\u00e7\u00e3o em larga escala\u201d, esclarece o cientista. \u201cA grande vantagem desse desenvolvimento \u00e9 que o equipamento possui um custo significativamente menor, em torno de US$ 40 mil, em compara\u00e7\u00e3o com tecnologias similares que variam de US$ 500 mil a US$ 3 milh\u00f5es.\u201d<\/span><\/p>\n

Jo\u00e3o Paulo da Costa<\/span><\/p>\n

O sistema de irradia\u00e7\u00e3o \u00e9 composto de uma fonte de alta tens\u00e3o, um canh\u00e3o de el\u00e9trons e uma c\u00e2mara de v\u00e1cuo. A energia dos el\u00e9trons gerada pelo canh\u00e3o \u00e9 aumentada por meio de tr\u00eas eletrodos \u2014 de baixa, m\u00e9dia e alta tens\u00e3o \u2014 projetados com uma abertura central para a acelera\u00e7\u00e3o uniforme dos el\u00e9trons. Este sistema pode ser controlado por um computador ou manualmente, permitindo ajustar a tens\u00e3o aplicada, o feixe, a corrente do filamento, o aquecimento do material irradiado e a inje\u00e7\u00e3o de g\u00e1s e o v\u00e1cuo. O ajuste desses par\u00e2metros garante a reprodu\u00e7\u00e3o da modifica\u00e7\u00e3o desejada.<\/span><\/p>\n

A aplica\u00e7\u00e3o do sistema de feixe de el\u00e9trons no fosfato de prata possibilitou obter pela primeira vez a forma\u00e7\u00e3o de um filme de prata sem a necessidade de agentes redutores ou solventes. No grafite, os el\u00e9trons induziram o enrolamento das camadas, resultando na forma\u00e7\u00e3o de fulerenos (agrupamentos de carbono em forma de bola de futebol) e tubos de carbono com v\u00e1rias camadas em uma estrutura in\u00e9dita em formato de bast\u00e3o.<\/span><\/p>\n

O fosfato de prata \u00e9 uma subst\u00e2ncia que, na sua forma natural, j\u00e1 \u00e9 altamente bactericida e antiviral e, por isso, usada em desodorantes. \u201cUma das aplica\u00e7\u00f5es que n\u00f3s vimos \u00e9 o revestimento de superf\u00edcies das m\u00e1scaras contra a covid. Essas estruturas impedem a replica\u00e7\u00e3o do v\u00edrus, o que evita a contamina\u00e7\u00e3o da pessoa. Todos esses materiais podem tamb\u00e9m ser impregnados em superf\u00edcies atrav\u00e9s de sprays e de pintura para revestir superf\u00edcies em diferentes \u00e1reas\u201d, conta Costa.<\/span><\/p>\n

Segundo o orientador da pesquisa, Jo\u00e3o Paulo Pereira do Carmo, professor do Departamento de Engenharia El\u00e9trica da EESC, a maior vantagem \u00e9 o custo-benef\u00edcio da m\u00e1quina confeccionada: \u201cA grande dificuldade atual \u00e9 encontrar equipamentos com capacidade de processar os materiais em escala industrial e que simultaneamente permitam uma produ\u00e7\u00e3o em s\u00e9rie, dissolvendo o investimento inicial de desenvolvimento que, aliado ao uso de componentes comerciais de uso corrente, diminua o custo final\u201d. A inova\u00e7\u00e3o apresentada, apesar de seu custo substancialmente menor em compara\u00e7\u00e3o com alternativas similares, oferece aprimoramentos significativos na \u00e1rea de materiais e nanotecnologia, com maior precis\u00e3o e efici\u00eancia. Esses avan\u00e7os t\u00eam o potencial de trazer benef\u00edcios tanto para a ci\u00eancia quanto para a ind\u00fastria.<\/span><\/p>\n

O pesquisador teve a co-orienta\u00e7\u00e3o de Elson Longo, professor da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar) e diretor do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) onde a pesquisa foi realizada. \u201cUma aplica\u00e7\u00e3o promissora dessa tecnologia \u00e9 o revestimento de superf\u00edcies com materiais nanoparticulados modificados pelo feixe de el\u00e9trons, que podem ser impregnados em superf\u00edcies por meio de sprays ou pintura. Al\u00e9m disso, essa tecnologia tamb\u00e9m contribui para a s\u00edntese de novos materiais semicondutores, que t\u00eam ampla aplica\u00e7\u00e3o em diversas \u00e1reas, especialmente na eletroeletr\u00f4nica, oferecendo potenciais avan\u00e7os nesse campo\u201d explica Longo.<\/span><\/p>\n

A constru\u00e7\u00e3o do equipamento, financiado pela Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (Fapesp), tamb\u00e9m contou com uma equipe multidisciplinar, com colabora\u00e7\u00e3o dos professores Adenilson Chiquito e Leon\u00e9lio Cichetto J\u00fanior, da Universidade Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), e de Juan Andr\u00e9s, professor da Universitat Jaume I (UJI), da Espanha.<\/span><\/p>\n

Mais informa\u00e7\u00f5es: e-mails joaoccosta@usp.br, com Jo\u00e3o Paulo de Campos da Costa, e jcarmo@sc.usp.br, com Jo\u00e3o Paulo Pereira do Carmo<\/span><\/p>\n

Fonte: Jornal da USP (Texto: Ivan Conterno)<\/span><\/p>\n

Foto: NanoLab\/EESC-USP<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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