Grupo de pesquisa do CBPF renova parceria com instituição alemã

O grupo de pesquisa 'Fenômenos de Superfície e Interfaces', do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro (RJ), renovou, até 2020, sua parceria com o Instituto Fritz-Haber (FHI), da Sociedade Max-Planck (MPG), da Alemanha.

Estabelecida em 2015, a parceria funciona principalmente por meio do aporte de recursos da MPG para o grupo do CBPF - são 20 mil euros por ano - e do eventual intercâmbio de estudantes. A avaliação dos primeiros 2,5 anos de trabalho foi feita em novembro passado por quatro pesquisadores, incluindo Hajo Freund, diretor do FHI e um dos colaboradores do grupo de pesquisa do CBPF.

“A avaliação da parceria foi muito positiva. O que mais impressionou os avaliadores foi o fato de termos muitos alunos envolvidos e motivados com a área de física de superfícies”, conta Fernando Stavale, pesquisador adjunto do CBPF e líder do grupo.

O encontro de avaliação aconteceu poucos dias antes da realização do 'Workshop Surface Science Rio' (WS2RIO), evento organizado pelo CBPF e financiado pela Sociedade Max-Planck no âmbito da parceria. O WS2RIO reuniu pesquisadores do Brasil e da Europa para um dia de debates e palestras sobre temas relacionados à física de superfícies. Foi sucesso de público, contando com cerca de 70 participantes.

Apresentação durante o Workshop Surface Science Rio

(Crédito: Grupo de Pesquisa Fenômenos de Superfície e Interfaces )

Novos microscópios

Além da confirmação da renovação da parceria, o grupo de Stavale acaba de receber, por meio de doação da Sociedade Max-Planck, um microscópio de varredura por tunelamento (STM), que permite o estudo do comportamento de superfícies de óxidos metálicos em interação com a luz.

“Esse é o segundo STM no grupo. O primeiro foi adquirido no final do ano passado e permite realizarmos experimentos similares, mas a baixas temperaturas”, diz o físico.

A compra desse microscópio foi feita com recursos de projeto aprovado em edital do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Fundação Alexander von Humboldt (Alemanha) e de projeto coordenado pelo pesquisador titular do CBPF João Paulo Sinnecker, aprovado no edital 'Pensa Rio', da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj).

Com os dois equipamentos funcionando plenamente a partir deste ano, o grupo poderá ampliar as pesquisas sobre materiais fotocatalisadores e fotossíntese artificial.

“É uma área que tem gente da química e da biologia trabalhando, mas que é pouco explorada pelo viés da física aqui no Brasil”, conta o pesquisador.

Bolsistas Ludiane Lima, Lucas Caldas e Guilherme Felix com o novo STM

(Crédito: NCS-CBPF)

Resultados

A renovação da parceria com o Max-Planck reflete os bons resultados obtidos até o momento. No início de janeiro, pesquisadores envolvidos na colaboração publicaram, no Journal of Physical Chemistry C , artigo sobre propriedades estruturais e vibracionais da água em filmes finos de óxido de cobre. Em junho próximo, a aluna Jade Barreto conclui seu mestrado, após ter passado um mês na Alemanha. A cooperação também já permitiu que o grupo recebesse o então doutorando Christian Stiehler, que passou dois meses trabalhando na montagem do laboratório no CBPF e fez experimentos no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas (SP).

Nos próximos dois anos da colaboração, a expectativa é a de que mais alunos do grupo participem de intercâmbios para a realização de experimentos. Os tópicos investigados envolvem especialmente a adsorção e dissociação da água induzida por luz, utilizando espectroscopia de infravermelho polarizada.

“Nesses experimentos queremos responder perguntas fundamentais. Por exemplo, o modo como defeitos, dopantes e nanopartículas metálicas promovem a reatividade química dos óxidos por meio do acoplamento entre plásmons e excítons”, conta Stavale.

O pesquisador explica que plásmons são oscilações coletivas dos elétrons livres em sólidos e determinam as propriedades ópticas do metal, como sua cor. Excítons, por sua vez, são formados somente em materiais isolantes ou semicondutores, quando fótons são absorvidos.

“O acoplamento plásmon-excíton é conhecido por abrir canais para o decaimento de excítons criados devido à interação da luz com a matéria. No entanto, na superfície de materiais, a maneira como esses mecanismos ocorrem é distinta daquela no volume do sólido, promovendo novos processos de transferência de energia que ainda são objeto de pesquisa na área”, explica.

O grupo de Stavale investiga ainda mecanismos de fotodissociação de moléculas de água em óxidos de manganês.

“O manganês é um dos elementos responsáveis pela fotossíntese em plantas. Utilizando imagens com resolução atômica, obtidas por microscopia STM, nosso grupo prepara filmes de óxidos de manganês para investigar os sítios reativos na superfície desses materiais, realizando experimentos que envolvem a identificação de moléculas e seu comportamento sobre a influência da luz.”

Imagem de superfície de ZnO feita com o STM

(Crédito: Grupo de Pesquisa Fenômenos de Superfície e Interfaces)

Mais informações

Grupo de Fenômenos de Superfície e Interfaces: https://sipg.wordpress.com/home/quem-somos/

Artigo ‘Water Adsorption to Crystalline Cu ₂ O Thin Films: Structural and Vibrational Properties’: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jpcc.7b10835

Worshop Surface Science Rio (WS2RIO): https://sites.google.com/view/ws2rio/home

Instituto Fritz-Haber da Sociedade Max-Planck: http://www.fhi-berlin.mpg.de/