Projeto 2. Síntese de (nano)materiais inorgânicos, orgânicos e híbridos orgânico-inorgânicos: novas estrutruas e novos fenômenos físicos
Coordenadora: Paulo de Tarso Cavalcante Freire
Programa de Pós-Graduação em Física
Programas de Pós-Graduação Envolvidos: Física, Química
Resumo
Os avanços da física da matéria condensada promoveram a descoberta de novos materiais com baixa dimensionalidade que exibem novos fenômenos e funcionalidades físicas fundamentais, com aplicações em dispositivos de estado sólido, produção e armazenamento de energia e ciências da saúde, entre outros. Por exemplo, o isolamento do grafeno em 2004 abriu um vasto campo de pesquisa dedicado a explorar as características ímpares dos materiais bidimensionais (2D). Além do grafeno, uma ampla gama de outros materiais foi adicionada à família de materiais 2D, tais como nitreto de boro hexagonal (hBN), dialogenetos de metais de transição (TMDCs) e carbonetos e nitretos de metais de transição. Diversas técnicas têm sido empregadas para obtenção de materiais 2D, sendo as principais a esfoliação mecânica e a deposição química em fase vapor, e recentemente altas pressões. Algumas consequências são o surgimento de novas fases e a mudança da reatividade das amostras, fatos que podem ser usados para a obtenção de materiais não acessíveis em condições ambientes. Vários novos materiais foram obtidos através de experimentos de alta pressão. Por exemplo, altas pressões têm sido uma rota estabelecida para obter novos supercondutores, materiais com estequiometrias inéditas, ligações químicas não convencionais e eletretos. Outro exemplo de novos materiais promissores são as perovskitas de halogenetos híbridos inorgânico-orgânicos que surgiram como materiais com excelentes propriedades semicondutoras e de absorção de luz. A eficiência de conversão de energia de células solares de perovskita de pequeno porte disparou de 3,8% para 22,1%, aproximando-se da de rivais comercializados. Assim, este é hoje em dia um dos temas quentes da ciência, sendo a tecnologia fotovoltaica de mais rápido crescimento. Em outra vertente, a física do estado sólido tem inserção nas ciências da saúde por meio da engenharia de cristais que faz uso intensivo de química estrutural e (nano)tecnologias de formulação para reduzir a toxicidade e melhorar a biodisponibilidade e desenvolver novas terapias combinadas. Este projeto de colaboração envolve grupos de pesquisa altamente qualificados nos EUA, Irlanda, China, Índia e Argentina, focados no desenvolvimento de novos materiais inorgânicos, orgânicos e híbridos inorgânico-orgânicos. A experiência combinada dos parceiros internacionais com a equipe local levará à descoberta de novas estruturas e de novos fenômenos físico-químicos.
