O estudo teórico e experimental de cristais inorgânicos é um assunto interdisciplinar que atrai intensa pesquisa e desenvolvimento devido ao valor científico fundamental e aplicado. As matrizes a base de Selênio e Prata exibem propriedades estruturais, ópticas e fotoluminescentes interessantes, o que representa um grande potencial para materiais no campo da física, química e biologia. Além disso, a química destes elementos é muito proeminente em sistemas biológicos devido em parte da sua interação com moléculas como as proteínas. Este projeto de pesquisa tem como objetivo investigar as propriedades teóricas, estruturais, fotoluminescentes e biológicas dos Selenitos e Selenatos de Prata puros e irradiados por feixes de elétrons e laser em femtosegundos. Esta irradiação promove o crescimento de nanopartículas metálicas de Prata/Selênio, que por sua vez aumentam a capacidade biológica dos nanocristais, entre outras modificações na rede. Os nanocristais serão preparados pelo método de Coprecipitação e Hidrotermal assistido por microondas, sendo estes procedimentos experimentais considerados rápido, simples e eficiente para preparar materiais inorgânicos. Além disso, esses procedimentos produzem diferentes morfologias para aplicações em muitas áreas científicas. As amostras serão caracterizadas por diversas técnicas estruturais, ópticas, morfológicas e biológicas, como DRX, FL, MET, XPS, entre outras. Os cálculos teóricos dos primeiros princípios no âmbito da teoria funcional da densidade serão empregados para fornecer informações no nível atômico. Nesse sentido, os resultados experimentais serão correlacionados a estudos teóricos e possibilitarão um entendimento profundo entre estrutura e propriedade. Testes biológicos serão realizados para verificar a capacidade desses materiais para aplicação na área da saúde. Inspirados nas considerações acima, esses materiais podem apresentar características superiores para novos compostos com aplicação biológica e fotoluminescente.

O monóxido de carbono, por ser um gás altamente tóxico e de difícil detecção pelo ser humano, é responsável anualmente por milhares de mortes ao redor do mundo, podendo ser evitadas por meio do uso de sensores de gás. Assim sendo, a presente proposta tem por objetivo estudar as propriedades sensoras de matrizes de dióxido de cério dopadas com európio sintetizadas pelo método solvotermal assistido por micro-ondas com diferentes morfologias (cubos, poliedros, bastões), a partir das quais serão fabricados filmes sensores com o auxílio de um dispositivo eletrônico de deposição baseado em atuadores piezoelétricos, visando a sua aplicação em dispositivos sensores de monóxido de carbono. Os materiais preparados terão suas propriedades estruturais e morfológicas caracterizadas por difratometria de raios-X, espectroscopia Raman, infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, área de superfície específica e microscopia eletrônica de transmissão. Os filmes sensores, depositados sobre substratos de alumina com eletrodos interdigitados de platina, serão caracterizados utilizando as mais modernas técnicas existentes a nível atômico, estrutural, morfológico e elétrico, tais como espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, espectroscopia de impedância, entre outros. O desempenho dos filmes sensores com relação à sua sensibilidade, tempo de resposta e recuperação, seletividade e temperatura de trabalho será avaliado em atmosferas de gases oxidantes e redutores em câmara sensora desenvolvida e patenteada pelo grupo (PI20150103953 - Argentina), com temperatura e atmosferas controladas. Portanto, os resultados experimentais serão correlacionados a estudos teóricos e possibilitará um profundo entendimento entre estrutura e propriedade, com foco na otimização do desempenho dos materiais sensores por meio da compreensão entre as relações de terminações das superfícies, composição, defeitos e mecanismos de condução desenvolvidos pelo material semicondutor fabricado. (AU)

O câncer frequentemente é alvo de atenção na comunidade científica devido ao seu risco para a população. Este é descrito pelo crescimento desordenado de células que, ao se aglomerarem, formam tumores. Dessa forma, alguns procedimentos clínicos têm sido desenvolvidos para a terapia do câncer nesse último século. Hoje, o tratamento clássico utilizado é a retirada da região tumoral aliada com a quimioterapia, imunoterapia ou radioterapia. Para alguns casos, como o câncer de fígado, o tratamento por cirurgia e radioterapia é limitado. O desenvolvimento da técnica de hipertermia alavancou a possibilidade de um tratamento adicional pois aliado com outras técnicas, aumenta os seus efeitos. Na hipertermia, nanopartículas compostas de Y3Fe5-xAlxO12 são introduzidas no tumor e aquecidas por indução através de um campo magnético variável em temperatura moderada (~ 42 °C). Essas partículas são conhecidas por suas propriedades físicas interessantes, como, alta magnetização de saturação e temperatura de Curie controlável, assim aparecem como um candidato promissor. Entretanto, tais partículas possuem alta citotoxicidade, sendo necessárias técnicas de encapsulamento que imputem a estas propriedades biocompatíveis. Portanto, o foco desse projeto é encapsular as nanocerâmicas funcionalizadas usando resinas epoxídicas. Devido às suas propriedades, o éter diglicidílico do bisfenol A (DGEBA) curado com diaminas, permite transportar as nanopartículas até a região tumoral. O sistema do polímero com partículas policristalinas será preparado via polimerização em fase heterogênea, e caracterizado por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FT-IR). O projeto irá estudar as condições necessárias para o uso de nanopartículas na hipertermia para tratamento do hepatocarcinoma.

A proposta deste projeto acarretará em um salto substancial de qualidade nas pesquisas de caráter multidisciplinar em eletrocerâmicas com características sensoras. Espera-se com esse trabalho contribuir amplamente na fabricação de dispositivos para aplicações em sensores de gases, pelo aperfeiçoamento das condições de deposição dos filmes de nanomateriais, permitindo caracterizar e construir os sensores de forma adequada por meio do controle das variáveis de processos. Os materiais utilizados serão os óxidos de cério (CeO2) puro e dopado com lantânio (La), devido às propriedades funcionais de grande interesse tecnológico desses óxidos, os quais serão sintetizados através da rota hidrotermal assistida por micro-ondas (HAM), e terão suas propriedades estruturais e morfológicas caracterizadas por técnicas tais como microscopia de força atômica (MFA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e difração de raios-X (DRX). Filmes dos nanomateriais serão depositados, sobre substratos de alumina, pela técnica de screen-printing. O desempenho dos filmes sensores (sensibilidade, tempo de resposta e de recuperação, seletividade, estabilidade) será avaliado em uma câmara sensora hermética, desenvolvida e patenteada por nosso grupo de pesquisa (PI20150103953 - Mar del Plata/Argentina), frente a distintas atmosferas gasosas em faixas de temperatura e concentração controladas, por meio da técnica de sonda de duas pontas. A inovação deste projeto baseia-se na otimização do processo de deposição dos filmes por screen-printing, uma vez que um estudo minucioso será realizado a fim de determinar a razão ideal (mg/mL) entre pó e solução ligante. Pretende-se também estudar a cinética de crescimento das partículas através do tratamento térmico mais adequado (taxas de aquecimento e resfriamento e tempo de patamar), além da dopagem com lantânio (La) em distintas proporções, para a obtenção dos filmes de sistemas óxidos de interesse tecnológico para aplicações em sensores de gases. Nesta proposta, será realizada uma investigação avançada das propriedades físico-químicas, morfológicas das nanoestruturas unidimensionais de óxidos semicondutores obtidos pela rota HAM, em função da sua resposta sensora. (AU)

O câncer frequentemente é alvo de atenção na comunidade científica devido à sua periculosidade para a população mundial. Este é caracterizado pelo crescimento desordenado de células que, ao se aglomerarem, formam os tumores. O tumor pode ser dividido em benigno, que se espalha lentamente e de forma localizada, e em maligno, que se espalha de forma rápida e pode atingir diversas regiões do corpo (metástase), o que torna possível o óbito do enfermo. Em ambos os casos, as células se multiplicam desordenadamente. Dessa forma, alguns procedimentos clínicos têm sido desenvolvidos para a terapia do câncer nesse último século. O tratamento clássico atualmente utilizado é a retirada da região tumoral e tecidos adjacentes aliados com a quimioterapia, imunoterapia ou tratamento por radiação. O desenvolvimento da técnica de hipertermia alavancou a possibilidade de um tratamento adicional para o câncer que, aliado com técnicas como radioterapia e quimioterapia, potencializa os efeitos desses tratamentos, já que para alguns casos, como o câncer de fígado, o tratamento por cirurgia e radioterapia é limitado. No tratamento por hipertermia, nanopartículas compostas de ZnFe2O4 são introduzidos nos tumores e aquecidas por indução através de um campo magnético variável em temperatura moderada (~ 42 °C). Essas nanopartículas apresentam propriedades físicas interessantes, como por exemplo valores adequados de saturação de magnetização além de uma biocompatibilidade aceitável, características essas que tornam apropriado e possível o uso em hipertermia. O foco principal deste projeto é a produção e caracterização de nanopartículas ferromagnéticas de ZnFe2O4 usando a técnica hidrotérmica assistida por microondas. Considerando a importância de uma técnica acessível economicamente, esta técnica é relativamente barata e eficiente quando comparado outras técnicas, além de gerar nanopartículas homogêneas e cristalinas em temperaturas relativamente baixas quando comparado a técnicas tradicionais. Portanto, este projeto irá se preocupar em estudar as condições necessárias para que as nanopartículas possam ser utilizadas no tratamento do câncer de fígado (hepatocarcinoma) por hipertermia.

Uma variedade de procedimentos clínicos tem sido desenvolvida para a terapia do câncer durante o último século. O câncer é caracterizado pelo crescimento desordenado de células, que se aglomeram de modo a formar os tumores. O tumor pode ser benigno ou maligno. Em ambos os casos as células multiplicam-se desordenadamente, entretanto, no benigno o crescimento é lento e localizado, dificilmente representando risco de vida, enquanto no maligno é rápido e incontrolável, podendo se espalhar para outras regiões do corpo, fenômeno denominado metástase. O tratamento clássico do câncer inclui a retirada total do tumor e tecidos adjacentes em combinação com a quimioterapia, imunoterapia ou tratamento por radiação. O desenvolvimento da hipertermia trouxe um impulso adicional à terapia do câncer, sendo que para o fígado tratamentos como radioterapia e cirurgia são limitados. Quando aliada a quimioterapia ou radioterapia, potencializa os efeitos destes tratamentos. No tratamento pela hipertermia, nanopartículas ferromagnéticas de composição Yƒ3Fe5-xAlxO12 (x entre 1,6 e 1,7) são introduzidas nos tumores e aquecidas por indução através de um campo magnético variável em temperatura moderada (41-43 °C). Essas nanopartículas são conhecidas por possuírem propriedades físicas interessantes, entre elas alta magnetização de saturação e temperatura de Curie controlável, características que fazem destas partículas particularmente interessantes para o uso em hipertermia. O foco deste projeto é sintetizar e caracterizar nanopartículas ferromagnéticas de Yƒ3Fe5-xAlxO12 (x entre 1,6 e 1,7) usando a técnica hidrotérmica assistida por microondas. Esta técnica mostra-se mais eficiente e econômica, gerando nanopartículas mais homogêneas e cristalinas em menores temperaturas durante síntese se comparado com outros métodos que utilizam autoclaves convencionais. Este projeto tem como objetivo estudar as condições necessárias para que as nanopartículas possam ser utilizadas no tratamento do câncer de fígado por hipertermia.

A proposta deste projeto é contribuir com as pesquisas em caráter multidisciplinar que vem sendo desenvolvidas pelos pesquisadores do Departamento de Materiais e Tecnologia (DMT) da Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá no desenvolvimento de filmes finos com características magnetoelétricas especiais financiadas pela FAPESP no projeto regular 2013/08141-2. Com o rápido crescimento do mercado de dispositivos eletrônicos portáteis, uma grande demanda por fontes de potência compactas, leves e, sobretudo, de baixo custo é exigida. A maioria destes circuitos integrados utilizam memórias ferroelétricas de acesso aleatório (FeRAMs). Entretanto, estas memórias encontram resistência para aplicação devido aos fenômenos de fadiga, retenção e "imprint", que diminuem a eficiência do capacitor. Visando superar estes obstáculos, a síntese de filmes multiferróicos tem sido investigada devido ao fenômeno do acoplamento magnetoelétrico. O modo encontrado para aplicação de multiferróicos em memórias de múltiplos estados tem sido a preparação de filmes finos heteroestruturados. Dois materiais multiferróicos se destacam para esta aplicação: a ferrita de bismuto (BiFeO3) e a ferrita de lantânio (LaFeO3). A ideia é que durante o acoplamento entre as diferentes interfaces, novas possibilidades de armazenamento de dados em elementos de memória possam ser criadas de forma não destrutiva. Nossa motivação está focada nas propriedades magnéticas similares entre esses materiais, permitindo a introdução de tensões nas interfaces, gerando o acoplamento magnetoelétrico e melhorando suas propriedades. Este tipo de interação potencializará a aplicabilidade dos elementos de memórias de múltiplos estados, nos quais a informação pode ser armazenada nos estados de polarização e de magnetização espontânea do elemento, revolucionando o mercado tecnológico com o aumento da velocidade de operação e da capacidade de armazenamento de informações. Assim, este projeto propõe estudar o acomplamento magnetoelétrico em filmes finos heteroestruturados de BiFeO3 e LaFeO3 a partir do método dos precursores poliméricos e depositados pelo método de "spin-coating". Será estudado a influência da espessura e o efeito das tensões na interface, visando melhorar a qualidade dos filmes para a aplicação em memórias de múltiplos estados.

Enorme interesse em engenharia de nanoestruturas tem aumentado nos últimos anos devido à sua utilização em energia e biomedicina. Para assegurar o desenvolvimento prudente destes nanomateriais, os efeitos destas estruturas sobre o meio ambiente devem ser entendidos. As interações dos nanomateriais com os microrganismos são inevitáveis, mas as consequências gerais de tais interações são desconhecidas devido à falta de métodos padronizados para sua avaliação. Por isso, neste projeto pretende-se obter nanopartículas de óxido de cério sintetizadas pela técnica de síntese hidrotérmica assistida por microondas e avaliar as interações destas nanopartículas frente ao crescimento das espécies Staphylococcus aureus e Escherichia coli. Tais interações serão monitoradas em função da dimensão das partículas de óxido de cério, meio de crescimento, pH, surfactante e concentração inibitória mínima. Uma abordagem de síntese hidrotérmica será utilizada para preparar nanoparticulas de óxido de cério em diferentes tamanhos, a fim de eliminar as complicações provenientes da utilização de solventes orgânicos. Será empregado múltiplas abordagens analíticas para avaliação de toxicidade e diferentes sistemas bacterianos destacando seus potenciais efeitos de interações com os nanomateriais a temperatura ambiente. A presente proposta visa investigar as propriedades bactericidas dos cristais de CeO2 sintetizados a partir de soluções aquosas de seus sais e processados em sistema hidrotérmico assistido por radiação de micro-ondas. Os cristais obtidos serão caracterizados por: difração de raios-X, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, microscopia eletrônica por emissão de campo (FEG-SEM), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectrômetro de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES). Será avaliada a atividade antimicrobiana destes cristais para combate às bactérias do tipo: Staphylococcus aureus e Escherichia coli. (AU)

Com o rápido crescimento do mercado de dispositivos eletrônicos portáteis, com aplicações em diferentes áreas (telecomunicações, medicina, engenharia) uma grande demanda por fontes de potência compactas, leves e sobretudo, de baixo custo é exigida. A maioria destes circuitos integrados utilizam memórias ferroelétricas de acesso aleatório (FeRAMS). Entretanto, estas memórias encontram resistência para aplicação em dispositivos comerciais devido aos fenômenos de fadiga, retenção, "imprint" que degradam a eficiência do capacitor. Visando superar estes obstáculos, a síntese de filmes multiferróicos tem sido bastante investigada. Entre os números materiais ferroelétricos, o BiFeO3 que possui estrutura tipo perovskita, tem potencialidade para estas aplicações. A literatura não registra nenhum trabalho de preparação de filmes finos de BiFeO3 a partir de soluções de citratos. Portanto, propõe-se estudar a formação de filmes finos ferroelétricos de BiFeO3 puro e dopados com nióbio, com fase cristalina orientada. Os filmes serão depositados em substratos monocristalinos por "spin-coating" tendo como precursora solução orgânica de citratos, conhecida como "método dos precursores poliméricos". Também é objetivo otimizar a formação da fase perovskita, bem como a densificação dos filmes em menor temperatura, visando obter propriedades elétricas compatíveis com o seu uso em memórias ferroelétrica-ferromagnética e dispositivos piezoelétricos. (AU)

O desenvolvimento de circuitos integrados, que consumam menos energia, tem atraído grande interesse em indústrias eletrônicas, automobilísticas e aeroespaciais. A maioria destes circuitos integrados utilizam memórias ferroelétricas de acesso aleatório (FeRAMS) e memória dinâmica de acesso aleatório (DRAMs). Estes dispositivos são empregados em telefones celulares, "notebooks" e cartões inteligentes, devido as suas excelentes propriedades como não volatilidade, rápida leitura e gravação de dados, baixa voltagem de operação e a menor energia despendida no processo operacional. Desta forma, a preparação de materiais que acelerem o processo de leitura e gravação dos dados, vem se mostrando promissora para diminuir o consumo de energia quando comparado ao dispositivo EEPROM que é uma memória exclusiva de leitura, programável e apagável eletricamente que requer dois transistores para armazenamento dos bits. Entre os inúmeros materiais ferroelétricos, o Bi4Ti3O12 que possui estrutura ortorrômbica do tipo perovskita, tem potencialidade para estas aplicações. Portanto, propõe-se estudar a formação de filmes finos ferroelétricos de Bi4Ti3O12 puro e dopados com La em baixas temperaturas, com fase cristalina orientada tendo como precursora solução orgânica de citratos, conhecida como "método dos precursores poliméricos". (AU)