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ADESG - Em busca do caminho do elétron, e de novos materiais para dispositivos digitais

Em busca do caminho do elétron, e de novos materiais para dispositivos digitais

Normalmente, o caminho dos elétrons pelas camadas de energia de um material não seguem um padrão. “Quando um material qualquer é excitado por um curto momento, como, por exemplo, por incidência de luz, os elétrons que antes estavam distribuídos nos níveis mais baixos de energia passam a popular os níveis mais altos. Como a excitação não é mantida, os elétrons tendem a voltar aos níveis mais baixos e seguem, geralmente, por caminhos aleatórios”, explica o graduando do curso de Ciências Físicas e Biomoleculares do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, Caio Vaz Rímoli

O que ele e os pesquisadores com que trabalha no IFSC tentam fazer, no momento, é definir caminhos lógicos e previsíveis por onde os elétrons possam se mover de uma camada para outra, através da técnica de espectroscopia ultrarrápida de “bombeio-e-prova”. Dessa forma, os cientistas serão capazes de identificar a velocidade de transferência de energia entre as camadas de diferentes polímeros semicondutores sobrepostos.

Para melhor entendimento do processo, Rímoli faz uma analogia: quando a luz do Sol incide sobre as plantas, em suas folhas há um mecanismo das “clorofilas antena”, por meio do qual é transportada a energia gerada pelos fótons (partículas de luz) nelas incidentes diretamente até as chamadas “clorofilas de centro de reação fotossintética”. Isto possibilita a realização da fotossíntese com alta eficiência.

Participando ativamente do projeto em questão, o aluno passou a estudar uma nova metodologia, criada pelo pesquisador Alexandre Marletta durante seu doutorado no IFSC, em 2001, e capaz de produzir polímeros de PPV com diferentes comprimentos médios de conjugação (ligações simples-duplas consecutivas).

“Quanto mais conjugado o polímero, menor o bandgap [energia necessária para libertar um elétron de sua órbita inicial e transferi-lo para uma órbita de condução de eletricidade] e, consequentemente, maior seu caráter condutor. Se fizermos vários filmes sobrepostos em que cada um tem um comprimento de conjugação diferente, criamos uma escada energética”, explica Rímoli.

Conseguindo controlar essa guia de energia, podemos tornar um material mais eficiente e construir novos dispositivos.

Na pesquisa do IFSC, tenta-se fazer algo parecido: tornar possível a mesma lógica do polímero semicondutor criado por Marletta, permitindo um “caminhar” mais previsível e definido dos elétrons nas camadas de valência do referido material. “Estamos verificando se esse material é capaz de canalizar energia de maneira não tão aleatória. Conseguindo controlar essa guia de energia, podemos tornar um material mais eficiente e construir novos dispositivos”, conta o estudante. “Se a natureza evoluiu de tal forma a selecionar organismos que têm esse tipo de mecanismo fotofísico, provavelmente ele deve fazer a diferença”, opina.

Quando esse objetivo for alcançado e se o conceito de “guia de energia” mostrar-se realmente mais eficiente, essa metodologia (ou outras análogas baseadas nela) poderá ser utilizada para a criação de novos dispositivos optoeletrônicos. Assim, possivelmente, o mundo digital (TVs, celulares, sensores ópticos, câmeras digitais, video games, tablets) poderá usufruir dessa tecnologia.

Carreira
Ainda na graduação, o aluno Caio Vaz Rímoli sempre buscou um contato mais próximo com a área de pesquisas. Foi quando procurou pelo docente do IFSC Paulo Miranda que o estudante teve a recomendação para trabalhar em conjunto com o pesquisador do Instituto Marcelo Faleiros, enquanto este ainda elaborava a estação experimental de espectroscopia ultrarrápida de bombeio-e-prova.

Graças aos resultados promissores de sua colaboração na pesquisa em questão, Rímoli foi contemplado, no final do ano passado, com uma menção honrosa e o prêmio de Melhor Apresentação de Pôster na segunda Conferência USP de Nanotecnologia. Ele destaca sua participação na montagem da estação e o fato de ela poder ser usada por qualquer pessoa, sem dificuldades, para dar sequência a outras pesquisas e trazer novos resultados continuamente.

Rímoli afirma ainda que dará prosseguimento à pesquisa na pós-graduação – que planeja iniciar em um futuro próximo – e espera resultados ainda mais promissores do que aqueles obtidos até o momento. “Pretendo aprender mais sobre técnicas ópticas, sobretudo aquelas que permitem um estudo mais detalhado de interfaces. Ainda dá para aproveitar muito do que aprendi na minha iniciação científica e há vários fenômenos interessantes com aplicação industrial que tenho interesse em estudar”, conclui.

Fonte: Da Assessoria de Comunicação do IFSC

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