NOBEL PRIZE 2014

NOBEL PRIZE 2014

*Physics* *Chemistry*

Prêmio Nobel de Química 2014

Desta vez o prestigiado prêmio foi atribuído ao desenvolvimento de técnicas de microscopia capazes de obter resoluções incrivelmente superiores aos microscópios comuns utilizados para visualização de estruturas biológicas por mecanismos de fluorescência.

Uma das técnicas mais conhecidas é a microscopia por emissão estimulada (STED, do inglês Stimulated Emission Depletion Microscopy), essa classe de microscópios opera com 2 fontes de luz laser capazes de excitar as amostras marcadas com substâncias fluorescentes diferentes e coletar imagens em pontos focais muito pequenos. Com base nos conceitos aplicados no STED, microscópios mais precisos foram criados, conhecidos como microscópios de fluorescência super resolvida (do inglês, Super-Resolved Fluorescence Microscopy), são eles as estrelas dessa premiação.

Com esses aprimoramentos tecnológicos, a microscopia alcançou a margem de observação de sistemas dinâmicos em escala nanométrica nos ramos da biologia e medicina!

Prêmio Nobel de Física 2014

Desde a primeira comercialização de uma lâmpada elétrica incandescente em 1879 por Thomas A. Edison, a sociedade vem desenvolvendo novas formas de gerar luz artificialmente. Atualmente conhecemos as lâmpadas de LED (do inglês, Light Emitting Diode), uma tecnologia baseada em materiais semicondutores capazes de emitir luz pela da passagem de corrente elétrica pela estrutura de materiais que são excitados e então desexcitados promovendo da emissão de luz visível por átomos presentes nessa estrutura.

O mérito desta premiação está na invenção do LED capaz de emitir luz na cor azul, o que era considerado muito complicado até 1980, ainda assim, durante a década de 1990 esse dispositivo passou a ser produzido de forma mais controlada e otimizada. O composto responsável por essa emissão na cor azul é o Nitreto de Gálio (GaN), sua característica natural é de ser um condutor do tipo n, contudo, quando dopado pode assumir a característica de um semicondutor do tipo p, quando dopado com átomos de magnésio Ga(1-x)N:(x)Mg ou um semicondutor do tipo n, quando dopado com átomos de silício Ga(1-x)N:(x)Si.

Os LEDs emissores de luz vermelha e verde já tinham sido descobertos, mas sem a fonte de emissão de luz azul não era possível obter a cor branca pela combinação dessas cores base. Com a descoberta da forma de construir um LED baseado em nitreto de gálio que emite no azul, foi possível desenvolver lâmpadas brancas com base dessa fonte de luz tão eficiente.

NanoLighting: O mundo dos nanomateriais aplicados a dispositivos emissores de luz

Por Everton Bonturim

Na busca pela melhora nos processos que usamos para converter energia elétrica em energia luminosa, os cientistas envolvidos na área de fotônica passam a olhar a matéria e a radiação como um combo cheio de vantagens. A partir de agora uma nova palavra acaba de entrar no seu vocabulário, NanoLighting pode ser definida como uma área de desenvolvimento científico e tecnológico com interesse em dispositivos e sistemas emissores de luz à base de nanomateriais. (Leia a publicação na íntegra)

Seguimos mexendo o caldeirão da alquimia moderna: o 117° elemento ~Ununséptio~ se torna oficialmente válido

Historicamente, a "descoberta" dos elementos químicos sempre foi alvo de grande importância aos cientistas que buscavam trazer novas informações ao mundo da alquimia. Já com um número razoável de elementos descobertos e com algumas de suas propriedades conhecidas, o brilhante químico russo Dmitri Ivanovich Mendeleev pôs-se a buscar uma forma elucidativa e lógica para organizar esse conjunto de elementos químicos, que por fim, nos trouxe uma tabela estruturada em 18 colunas e 7 linhas onde, lado a lado e numericamente crescente, os átomos eram ordenados por seu número atômico (Z).

Com o passar das décadas, novos elementos químicos eram descobertos por outros cientistas, dando-lhes grande prestígio e em alguns casos, a honra de terem seus nomes em alguns dos elementos, como o berquélio, einstênio, mendelévio, rutherfórdio, roentgênio etc. Nesses anos de evolução científica e tecnológica, aproveitamo-nos da própria essência da ciência para o desenvolvimento de técnicas de análise e equipamentos cada vez mais sofisticados, precisos e sensíveis que nos auxiliaram na descoberta de um mundo cada vez mais invisível aos olhos, um mundo onde as moléculas e os próprios átomos se tornaram muito grandes. O reino das subpartículas atômicas!

A estrutura da matéria pode chegar ao limiar do que o conhecimento humano já teve acesso experimentalmente e ultrapassar o que a teoria é capaz de prever e explicar por modelos físico-matemáticos. Nesse sentido, a física de partículas de altas energias se torna uma das áreas mais intrigantes e desafiadoras que a ciência pode apresentar. É incrível imaginar que aquela tabela periódica que passamos a conhecer no ensino médio é uma forma extremamente resumida das espécies atômicas que podemos ter no universo, nela temos apenas os elementos estáveis da natureza e aqueles poucos que podem ser produzidos artificialmente em grandes aceleradores de partículas. Veja na figura abaixo a verdadeira tabela que nos mostra todos os possíveis elementos e seus isótopos.

Observem atentamente que, na figura acima, cada quadrado com fundo preto é um elemento químico estável encontrado na natureza e os demais são isótopos (átomos com o mesmo número atômico, mas com massas diferentes) que podem ser formados a partir de vários tipos de reações nucleares. Um bom exemplo, que ampliei na imagem para melhor visualização, é o elemento químico carbono, ele tem dois isótopos estáveis, o carbono-12 e o carbono-13, e conta com outros 13 isótopos instáveis, dando um total de 15 formas diferentes do átomo de carbono que podem ser obtidos.

Se você olhar na tabela periódica convencional, vai perceber que o último elemento natural (disponível na natureza) é o urânio, esse elemento é tão pesado que a natureza não tem a capacidade de fornecer mais energia que aquela usada para manter sua estrutura nuclear integra, por isso os elementos mais pesados que ele, como seus sucessores netúnio, plutônio, férmio, laurêncio, seabórgio etc, só podem ser encontrados como produto de reações nucleares. 

Elementos químicos super-pesados

A ciência estuda os elementos químicos super-pesados, (do inglês, superheavy elements - SHE), há mais de 50 anos. As teorias que abordam os efeitos de camadas em núcleos super-pesados, com Z>114, passou a ser aceita com a evolução dos estudos teóricos da física relativística.

A síntese de elementos pesados e super-pesados é uma área de pesquisa que fascina seus discípulos e busca alcançar resultados nunca antes vistos pela comunidade, a implementação de grandes equipamentos e uma infraestrutura poderosa capaz de fornecer ambientes favoráveis à criação desses elementos por reações é o maior desafio das equipes que operam nos maiores aceleradores de partículas de todo o mundo.

Na ciência do século XXI, o laboratório mais importante para descobrir elementos novos é um acelerador de partículas. Atualmente já não podemos mais chamá-los de equipamento e sim de laboratório. Os aceleradores mais potentes do mundo ocupam áreas enormes em laboratórios embaixo da terra, como exemplo, o famoso e imponente Large Hadron Collider (LHC), operado e instalado nas dependências do The European Organization for Nuclear Research (CERN).

A busca pelos elementos com Z>114

A Rússia ganha muitos pontos por ter um grande avanço na área de estudos de elementos super-pesados. Uma das formas de se obter esses elementos é por reações em sistemas do tipo Dubna Gas-Filled Recoil Separator (DGFRS), do Laboratório de Reações Nucleares Flerov, em Dubna, na Rússia. Seguindo esse sistema de reações, alguns experimentos já puderam evidenciar a presença de elementos com Z>118. A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) já havia aprovado a descoberta dos elementos de número atômico 114 e 116, oficialmente nomeados de flerovium (Fl) e livermorium (Lv), respectivamente.

A busca pelo elemento químico ununséptio com número atômico (Z) igual a 117 é um grande passo para o entendimento da formação dos elementos químicos e assim uma forma de complementar a tabela das espécies atômicas que podem existir, mesmo que por um espaço de tempo muito curto, no universo.

O elemento Z=117

Publicado na Physical Review Letters (112, 2014), os estudos de pesquisadores da Helmholtz Institute Mainz e colaboradores trazem a confirmação que tanto aguardavam para validar a descoberta do elemento ununséptio (Z=117), os pesquisadores já haviam divulgado a descoberta do elemento em 2010, mas para que o mesmo pudesse ser validado e oficialmente aceito pela IUPAC, eles precisavam que outras equipes pudessem reproduzir a descoberta, o que aconteceu finalmente.

As teorias que estudam e modelam a formação de núcleos super-pesados a partir de reações nucleares específicas nos indicam a formação de elementos com tempos de meia-vida (T1/2) altos, o que permite que estes elementos permaneçam estáveis por mais tempo antes de decaírem, isso dá origem ao que chamamos de "ilha de estabilidade". Essa característica foi verificada por estudos que demonstraram maior potencial de formação para reações induzidas por isótopos de cálcio com massa 48 (Ca-48) atirados contra alvos formados por elementos actinídeos.

As primeiras evidências dos isótopos deste elemento vieram de trabalhos em colaboração com a Rússia (DGFRS), as reações de fusão partiram de Ca-48 + Bk-249 (Ca-48, 3-4n), dando origem aos isótopos de massas 293 e 294 do elemento descoberto.

O experimento

O set-up do experimento foi feito em um sistema denominado gas-filled TrasnsActinide Separator and Chemistry Apparatus (TASCA), seguindo o esquema abaixo:

Na estrutura do sistema, foram montados 4 alvos com área de 6 cm² dispostos em um suporte circular que foi rotacionado sincronizadamente com o feixe. A média de intensidade do feixe foi de 4,7E12 s^-1 e as energias médias estimadas do feixe no centro dos alvos foram de Elab=252,1(21), 254,0(21) e 258,0(21) MeV.

No total, foram identificadas e correlacionadas 4 cadeias de eventos de decaimento nas energias trabalhadas, sendo duas cadeias de decaimento longo e 2 cadeias de decaimento curto. As cadeias de decaimento longo foram selecionadas nos estudos e podem ser vistas na representação abaixo.

É possível identificar que ambas as cadeias de eventos terminam em eventos de fissão espontânea, também é possível verificar que ocorreram 7 eventos de decaimento do tipo alfa até o produto de número atômico 103 (laurêncio, Lr-266). Na cadeia #1, os eventos de decaimento alfa foram medidos em períodos sem feixe, apenas o evento alfa de número 6 foi detectado durante a incidência de feixe aberto. Na cadeia #2, um total de 6 eventos de decaimento alfa e um evento de fissão espontânea foram detectados durante o período sem feixe.

Os cálculos teóricos e estatísticos envolvidos em experimentos como este são muito complexos e requerem um refinamento muito bem desenvolvido, todos os valores apresentam uma nível de confiabilidade que possa ser aceitável numa correspondência de experimentos de verificação. O trabalho publicado deixa evidente uma séries de análises, complementando toda discussão com dados colhidos e calculados das propriedades dos decaimentos dos produtos originados do isótopo 117-294, como pode ser visto na tabela abaixo:

Os estudos publicados indicam que os resultados obtidos das medidas de decaimento da evaporação de resíduos com Z>116, após reação nuclear, condizem com interações de Ca-48 com Bk-249 ou Cf-249, originando os isótopos 117 de massas 293 e 294 (117-293 e 117-294).

Com essa confirmação, passamos então a contar com uma tabela periódica mais completa e com maiores informações a respeito da formação de matéria no universo.

Publicação consultada:

KHUYAGBAATAR, J. et al. ⁴⁸Ca + ²⁴⁹Bk fusion reaction leading to elemento Z=117: Lond-lived α–decaying ²⁷⁰Db and discovery of ²⁶⁶Lr. Phys. Rev. Lett. (112) 172501, 2014.

Matéria publicada no site da Universidade de São Paulo - USP

Pequenos notáveis, nanomateriais luminescentes têm aplicação ampliada

Publicado em Tecnologia, USP Online Destaque em 4 de abril de 2014 

Uma das aplicações cotidianas mais conhecidas dos materiais com luminescência está na sinalização de rodovias e acessos de segurança. As propriedades de conversão de alguns tipos de energia em luz também são bastante utilizadas em exames médicos, na produção de equipamentos eletrônicos, e na conservação de alimentos etc.

Em busca de novas formas de aproveitar o fenômeno, pesquisadores do Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnologia estudam o desenvolvimento de materiais luminescentes em escala nanométrica, ou seja, na ordem de milionésimos de milímetros. O Laboratório pertence ao Centro de Química e Meio Ambiente do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), autarquia estadual associada à USP, e trabalha em parceria com o Laboratório de Elementos do bloco-f do Instituto de Química (IQ) da USP.

Segundo o químico Everton Bonturim, os nanomateriais luminescentes apresentam propriedades muito específicas e pouco comuns nos materiais de maior proporção, trazendo, por isso, novas possibilidades. Atualmente, ele estuda o tema no seu doutorado em Tecnologia Nuclear, linha de pesquisa oferecida pelo Ipen sob orientação da professora Maria Cláudia F.C. Felinto.

Os novos materiais desenvolvidos no trabalho de Bonturim apresentam a chamada luminescência persistente. “Trata-se de um fenômeno no qual um material emite luz por um período de tempo que pode variar de minutos a várias horas depois de cessada a excitação (por ultravioleta, luz do dia etc.)”, explica o pesquisador. Nesse tipo de luminescência, a energia é liberada quando há ganho de energia térmica.

Marcadores luminescentes

O que Bonturim vem procurando em seus estudos é desvendar novas propriedades dos sistemas luminescentes em escala nano. Esses sistemas, de uma maneira geral, são baseados em terras raras – nome dado a um grupo de elementos químicos com características que os tornam muito interessantes à indústria da tecnologia de ponta. São, ao todo, 17 elementos químicos que, ao integrar a composição de materiais aplicados na fabricação de lâmpadas, baterias e telas de celulares, são capazes de melhorar seu desempenho.

O Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnologia do Ipen trabalha com materiais à base de terras raras, principalmente com os íons de térbio (Tb), európio (Eu), e túlio (Tm), que quando submetidos à radiação ultravioleta, emitem luz visível nas cores verde, azul e vermelho, respectivamente. “Todos esses íons podem ser agregados a outros materiais (dopados), como polímeros e sílica, gerando materiais com propriedades ópticas diferentes dos materiais precursores”, conta o pesquisador.

Os compostos de terras raras normalmente apresentam altos rendimentos quânticos, uma medida de eficiência que indica a proporção de fótons emitidos pelo íon terra rara por fótons absorvidos pela vizinhança química. São, assim, promissores como marcadores luminescentes, foco das pesquisas do Laboratório. O uso desses compostos como marcadores ópticos na área biológica, por exemplo, permite a identificação de substratos, dando apoio ao diagnóstico de doenças. “Essa entidade química capaz de emitir luz associa-se a uma entidade biológica, por exemplo, um anticorpo. O marcador biológico é capaz de reconhecer células e antígenos, e transmitir esse sinal na forma de luz para que sejam detectados”, explica.

Os marcadores ópticos são úteis também na área de segurança, já que podem ser utilizados como uma impressão digital, por exemplo, em cédulas, e documentos (passaportes, títulos etc.), servindo como identificador de autenticidade, detectados por meio da emissão de luz, sob radiação ultravioleta.

Os materiais luminescentes sintetizados no Laboratório utilizam métodos que geram partículas com tamanhos micrométricos. Para conhecê-los e buscar características que possam ser aplicadas, os estudos de Bonturim são voltados à compreensão das propriedades físicas, químicas e espectroscópicas das matrizes inorgânicas utilizadas. O químico compara os diferentes métodos de obtenção das amostras e avalia a melhora na eficiência da luminescência.

Segundo o doutorando, os grupos de pesquisa da área, em geral, já têm um bom embasamento teórico e experimental nos estudos de materiais luminescentes, mas os fenômenos que envolvem estes materiais quando a escala é nanométrica ainda precisam ser mais explorados. Outra linha ainda incipiente é o estudo de como modificar as estruturas dos materiais para torná-las mais eficientes na transferência de energia.

A linha de pesquisa do doutorando também faz parte de um projeto bilateral financiado pelo CNPq, coordenado pelo professor Hermi Brito, do IQ no Brasil, e pelo professor Jorma Hölsä, da Universidade de Turku, na Finlândia.

Para maiores informações: ebonturim@usp.br

Visita ao acelerador linear de partículas do Acelerador Síncrotron em Campinas

10 COISAS QUE VOCÊ NÃO DEVE FAZER NA SUA TESE

FONTE: [http://www.posgraduando.com/blog/10-coisas-que-voce-nao-deve-fazer-em-sua-tese-ou-dissertacao]

1.NÃO PROCRASTINE

Parece mágica: é só sentar em frente ao computador para escrever nosso trabalho que qualquer coisa na internet ou na televisão se torna mais atraente e interessante. De vídeos de humor no YouTube a chamadas sobre a Nana Gouveia no site da Globo. E é aí que mora o perigo: o tempo passa, o prazo final se aproxima, e aquilo que poderia ter sido escrito com calma e muito cuidado, acaba por ser escrito às pressas. A dica aqui é uma só: disciplina. Organize seu tempo, estabeleça metas diárias, semanais e mensais, e se policie. Está com bloqueio criativo? Fica encarando o cursor piscando na tela em branco? Pare de pensar que seu trabalho necessita ser escrito de forma linear, ou seja, do começo ao fim. Comece escrevendo qualquer parágrafo, trecho ou parte que lhe vier à cabeça naquele momento. Você irá perceber que após começar, uma ideia vai puxando outra, e o texto irá fluir naturalmente.

2.NÃO SEJA PERDIDO

Uma frase repetida à exaustão em palestras motivacionais para empresários é “para quem não sabe aonde quer chegar, qualquer lugar servirá“. Pois esta ideia se aplica à elaboração do seu trabalho acadêmico também. Depois de todo o trabalho de coleta e análise dos dados, e com suas hipóteses e seus objetivos em mente, escreva suas conclusões. As conclusões não devem ser a última parte a ser escrita. Devem ser a primeira. Assim, é possível planejar todo o texto para que ele conduza e prepare o leitor para as conclusões. A definição das conclusões do trabalho também poderá auxiliá-lo na redação de todo o texto, principalmente, na discussão dos resultados.

3.NÃO ECONOMIZE NA LEITURA DE ARTIGOS

Em primeiro lugar, ler mais irá lhe auxiliar a escrever melhor. Você deve ouvir isso desde o ensino fundamental. Acredite, é verdade. Além disso, ler vários artigos relacionados ao seu tema irá lhe proporcionar maior segurança na discussão de seus resultados e outras formas de observar seu problema de pesquisa. Dominar o assunto sobre você está escrevendo e fundamental, por isso, não tenha preguiça de ler muitos artigos.

4.NÃO SUBESTIME A ABNT

Não existe nada mais chato que formatar um texto segundo as normas da ABNT. Evite deixar para fazer isso apenas após o término do trabalho, quando provavelmente estará cansado e sem muita paciência. Aprenda as normas previamente e já escreva seu texto segundo elas, principalmente se você não utiliza um gerenciador de citações bibliográficas, como o EndNote, o Mendely ou o Zotero. Descobrir os autores das citações que você não colocou a referência enquanto escrevia pode levar um bom tempo, o que torna a tarefa antiprodutiva.

5.NÃO ESPECULE

Evite generalidades, mas abuse dos dados. Generalidades são boas para conversa de mesa de bar. Cada afirmação do seu texto deve ser capaz de ser respaldada por dados, informações e interpretações encontradas em artigos e textos de outros autores ou na sua própria pesquisa. Não importa o que – ou quem – você usa para embasar suas afirmações, nem que você referencie explicitamente cada afirmação, mas todas as afirmações precisam ser suportadas de alguma forma.

6.NÃO COLOQUE EM SEU TEXTO ALGO QUE NÃO SAIBA EXPLICAR

Se você que estudou aquele tema durante meses, “viveu” seu trabalho, e escreveu o texto, não compreende completamente o que algo significa, imagine quem está lendo seu trabalho. Existe, portanto, uma enorme possibilidade da banca perguntar sobre isso. Se for algo imprescindível ao trabalho, trate de estudar e dominar aquele assunto. Caso contrário, não se complique à toa.

7.NÃO FAÇA UMA “COLCHA DE RETALHOS”

Escrever um trabalho acadêmico é mais do que apenas fornecer informações ou opiniões de outros autores. Faça uma discussão sobre estas informações, relacione-as com os seus resultados, com os resultados de outros autores. Demonstre que você domina o assunto e que consegue tornar o texto mais agradável, desenvolvendo um estilo próprio.

8.NÃO FIQUE COM APENAS DUAS OPINIÕES

Terminou de escrever seu trabalho? Depois de duas ou três leituras você e seu orientador provavelmente não conseguirão encontrar mais nenhum erro. Parece que nós nos “acostumamos” com eles. Por isso, peça para seus colegas de curso, seu vizinho, seu namorado, sua tia lerem seu trabalho também. Cada pessoa que ler seu trabalho terá uma visão diferente sobre ele, baseada em sua história de vida e em seus conhecimentos. Tenho certeza que você irá se surpreender com o resultado desta dica.

9.NÃO CONFIE EM SEU COMPUTADOR

Tenha cópias do seu trabalho impressas, em seu email, em HD externo e nas “nuvens” (Google Drive, Dropbox, etc). A lei de Murphy é implacável com a pós-graduação, portanto é melhor não arriscar. Também não confie em sua impressora na véspera da entrega do trabalho. Se possível, termine e imprima seu trabalho com um dia de antecedência para evitar surpresas desagradáveis.

10.NÃO BRIGUE COM SEU ORIENTADOR

Seu orientador não responde seus e-mails, não atende suas chamadas, não lê seu texto e te bloqueou no Facebook. É complicado, eu sei. Mas conte até dez e evite discutir desnecessariamente com seu orientador, afinal, você depende dele. Na hora da defesa, ele pode comprar sua briga ou te jogar para os leões. Pense nisso.

Texto adaptado do original “10 coisas para não fazer na monografia”, de autoria de Ricardo Oliveira e disponível no DIVERSITÁ BLOG