Durante seu mestrado, o pesquisador do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), Giovanni Paro da Cunha, realizou uma pesquisa que lhe rendeu dois prêmios na 15ª edição da Brazil MRS Meeting, reunião anual da Sociedade Brasileira em Pesquisa em Materiais (SBPMat).
A pesquisa foi orientada pelo docente do Grupo de Ressonância Magnética do IFSC, Eduardo Ribeiro de Azevêdo, mas também contou com uma colaboração “a distância” do docente do Grupo de Polímeros do IFSC Gregório Faria, que realiza seu pós-doutoramento na renomada Stanford University.
O Grupo de Polímeros e de RMN do IFSC têm uma colaboração de longa data, consolidada dentro do Instituto Nacional em Eletrônica Orgânica (INEO). O foco de estudos do Grupo é em polímeros orgânicos, que são materiais formados por grandes moléculas orgânicas, geralmente isolantes, ou seja, não conduzem eletricidade. No entanto, uma classe específica desses materiais tem propriedades semicondutoras, e tem ganhado a atenção de muitas indústrias, que se aproveitam dessa característica do material para desenvolver diversos dispositivos, como células solares, transistores*, displays e, atualmente, os chamados organics light-emitting diodes (OLEDs), tecnologia já utilizada (e presente) em diversos aparelhos eletrônicos, como televisões, celulares, tablets e câmeras digitais. “Os polímeros semicondutores já encontram muitas aplicações hoje em dia e, por isso, muitos pesquisadores estudam o material. Porém, esses materiais são difíceis de serem estudados, pois suas microestruturas são bem diferentes do que é visto nos materiais inorgânicos”, explica Giovanni.
Microestruturas difíceis de serem estudadas não é só uma característica dos materiais poliméricos semicondutores, mas dos materiais poliméricos em geral. E um dos maiores desafios para os pesquisadores da área é conseguir compreender como eles conduzem eletricidade, tentando relacionar esse fato às suas microestruturas. “Essa correlação é complicada, justamente pela dificuldade em compreender a microestrutura desses materiais”, complementa Giovanni.
Mas esse fato foi visto pelo pesquisador como um desafio e, durante seu mestrado, ele utilizou a técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para tentar entender a microestrutura e dinâmica do polímero P3EHT. Paralelamente, o mesmo trabalho foi realizado pelo pesquisador da Stanford University, Duc Duong, orientado pelo professor Alberto Salleo, que utilizou técnicas de raios-X para ter mais informações a respeito da microestrutura do P3EHT, e a pesquisa de Giovanni deu respaldo aos resultados já encontrados nos Estados Unidos. “Quando eu cheguei a Stanford e tomei conhecimento dos resultados do meu colega Duc, percebi que algumas técnicas de RMN que eu havia trabalhado durante o meu doutoramento com o professor Eduardo poderiam complementar bastante o trabalho desenvolvido. Foi aí que propus a colaboração entre as Universidades, que tomou forma com a adição do estudante Giovanni”, relembra Gregório.
A relevância do trabalho de Giovanni teve reconhecimento duplo na Brazil MRS Meeting, já que, na mesma conferência, ele recebeu dois diferentes prêmios. O primeiro foi o prêmio “Bernhard Gross”, um reconhecimento da SBPMat às “melhores contribuições de cada simpósio apresentado durante a reunião”. Por ser uma conferência muito ampla, a Brazil MRS Meeting é dividida em 24 simpósios, sendo que cada um deles premia um trabalho diferente. No final da reunião, todos os trabalhos premiados nos diferentes simpósios são também avaliados pela Sociedade Americana de Química (ACS, na sigla em inglês) e, novamente, premiados. E o trabalho de Giovanni foi avaliado como o “melhor entre os melhores”, o que rendeu ao pesquisador mais um prêmio de destaque na conferência. “Acho que esse foi um trabalho interessante, pois é um estudo básico. Nós decidimos estudar o P3EHT não por suas possíveis aplicações, mas por ser um material modelo para se entender microestruturas de materiais poliméricos. As conclusões que tiramos a partir desse estudo são bem gerais e, portanto, podem ser aplicadas a outros materiais diferentes e podem ajudar a compreender suas microestruturas também. Acho que essa foi a maior relevância do trabalho”, diz Giovanni.
Agora no início do doutorado, e novamente orientado por Eduardo, Giovanni afirma que os pesquisadores envolvidos no trabalho já estão satisfeitos com os resultados encontrados sobre o P3EHT. Portanto, nessa nova etapa da pesquisa, Giovanni pretende focar sua pesquisa no estudo de outros materiais, relacionando essas microestruturas com as propriedades elétricas dos materiais, e a técnica de RMN será uma das ferramentas utilizadas para isso.
Sobre o trabalho, Eduardo afirma que “obviamente o reconhecimento na SBPMat nos alegra, porém o que considero mais importante foi a sinergia que conseguimos entre os grupos envolvidos, o que certamente será levado adiante. Para citar um exemplo, após praticamente ter terminado o trabalho, nós vimos a possibilidade de utilizar um método de RMN em baixo campo recém desenvolvido em nosso grupo para tentar observar a dinâmica de cristalização do P3HT em tempo real. Resolvemos fazê-lo quase como uma ‘brincadeira’, pois para mim era óbvio que não teríamos nem de perto a sensibilidade e resolução das técnicas usualmente utilizadas para este fim, isto é, difração de raios-X e absorção UV-Vis. Porém, quando mostramos o resultado para o pessoal de Stanford, eles logo perceberam que tínhamos observado uma assinatura de cristalização unidimensional que era prevista teoricamente, mas que, por limitações técnicas, ainda não havia sido claramente observada no P3EHT”, diz Eduardo.
De acordo com o docente, isso resultou em um novo modelo de cristalização 1D que foi respaldado pelos resultados de RMN e que talvez tenha se tornado a parte mais importante do trabalho. “Certamente, nenhum dos grupos teria chegado a esse resultado se não estivessem trabalhando juntos. Neste sentido, é preciso exaltar o mérito dos principais autores do trabalho, Giovanni, Duc e Gregório, que foram quem realmente fizeram ‘a coisa acontecer’. Além disso, o reconhecimento de um trabalho feito por um estudante co-orientado por um ex orientado é uma realização pessoal, pois significa que, além de estar ficando ‘mais experiente’, tenho tido alguma contribuição na formação de pesquisadores de alto nível”, comemora Eduardo.
Em relação à colaboração que envolveu Brasil e Estados Unidos, Duc Duong também deixa clara sua satisfação com a parceria. “A colaboração com o IFSC foi, simplesmente, uma das melhores de minha carreira acadêmica. Vindo de um grupo de pesquisa orientado à difração de raio-X, eu me beneficiei profundamente dos conhecimentos do Eduardo, Gregório e Giovanni na utilização de RMN para caracterizar propriedades dinâmicas e estruturais de polímeros semicondutores, que não seriam possíveis de outra maneira”, afirma Duong. “Os resultados de nosso trabalho revelam importantes insights dentro das propriedades chaves da estrutura de polímeros semicondutores, e proveem um modelo de valor inestimável para a caracterização geral desta classe de materiais”, finaliza.
*Utilizados para amplificar ou trocais sinais elétricos com outro material
Imagem: Giovanni, durante premiação da ACS (crédito: arquivo pessoal)
Assessoria de Comunicação- IFSC/USP
