ENTREVISTAS

A propósito da Nanotecnologia : quando tudo começou no LQES.




FMFF - Quando e como o senhor teve contato pela primeira vez com a nanotecnologia, mesmo que, na época, o termo nanotecnologia não fosse tão comum quanto é hoje?

OLA - Nosso primeiro contato com esta área deu-se por volta de 1987, dentro do contexto de um projeto financiado pelo CPqD - Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Telebrás e a Unicamp, visando o desenvolvimento de materiais para telecomunicações e fotônica. A idéia, na época, era a obtenção de vidros dopados com nanocristais semicondutores, da família II-VI, dentro da perspectiva de desenvolvimento de materiais com propriedades ópticas não-lineares, juntamente com os professores Luiz Carlos Barbosa e Carlos Lenz César, ambos da Unicamp. A primeira comunicação de resultados com tais sistemas foi feita no Brasil, no âmbito do Congresso Brasileiro de Cerâmica, em 1990, com o título "Fase semicondutora CdTe_xS_1-x em vidros borosilicatos para dispositivos de comunicações por fibras ópticas". Ainda no mesmo ano foi apresentado no Congresso da American Ceramic Society, em Orlando, nos Estados Unidos, no Simpósio Glasses for Electronic Devices, o trabalho "Preparation and characterization of borosilicate glasses containing the semiconductor phase CdTe_xS_1-x". Em 1991, participamos da Quantum Electronic and Laser Conference CLEO/QUELS-91, da Optical Society of América (Viena), onde foi apresentada a comunicação "CdTe_xS_1-x quantum box doped glass". Nossa primeira publicação internacional na área (full-paper) foi feita no periódico Ceramic Transactions, da American Ceramic Society, em 1991, com o título: "Preparation and characterization of borosilicate glasses containing the semiconductor phase CdTe_xS_1-x for electronics".

Em seguida, publicamos o trabalho que consideramos dos mais importantes. Explico porque importante. Tínhamos um grande conjunto de dados espectroscópicos que sugeriam a presença de nano ou microcristais nos vidros, caracterizados por deslocamentos de energia muito significativos (red-shift), quando dos tratamentos térmicos aos quais submetíamos nossas amostras. Todavia, estes efeitos também poderiam estar associados simplesmente a gradientes de concentração dos semicondutores na matriz vítrea. A constatação experimental final veio com as medidas de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) realizadas no Instituto de Química da UNICAMP com Fernando Galembeck, que nos permitiu, pela primeira vez, confirmar a presença de cristais semicondutores de tamanho nanométrico (5,5 nanômetros), ou seja, os chamados quantum dots. O trabalho "Quantum size effects on the CdTe_xS_1-x semiconductor doped glass" foi publicado na conceituada revista Applied Physics Letters, volume 59, em 1991. Com a finalidade de divulgarmos para um público maior os resultados destas pesquisas publiquei o artigo de divulgação "Unicamp obtém nova família de vidros dopados", na revista Ciência Hoje, da SBPC, número 74 de 1992. Em 1993 depositamos no INPI a nossa primeira patente sobre este assunto.

MFF - Quando e como o senhor começou a trabalhar com nanotecnologia, quanto é hoje?

OLA - Da resposta anterior fica claro que, para nós, nanotecnologia é uma temática, pelo menos do ponto de vista conceitual, onde não existe o antes e o depois. Vimos acompanhando o seu desenvolvimento e realizando pesquisas desde o início, ou seja, desde a fase anterior 1987, quando tais estudos eram tratados como fazendo parte da grande área de sistemas mesoscópicos. Como mostrado, desde 1987 já faziam parte de nosso substrato teórico-experimental conceitos tais como: nanopartículas, nanocristais, quantum dots, efeitos quânticos de tamanho, confinamento quântico de fônons e elétrons, quantum-wells, etc., os quais são conceitos utilizados com grande freqüência nos dias de hoje.

MFF - O que o motivou a trabalhar com nanotecnologia?

OLA - Nossa motivação inicial, como já colocado, estava dentro da perspectiva da óptica não-linear, ou seja, contextualizada para a perspectiva do desenvolvimento de materiais avançados para telecomunicações ópticas. Vale a pena nos determos um pouco mais sobre este ponto. No final dos anos 80 já havia a percepção, em nosso grupo de pesquisa, de que para atingirmos altas taxas de transmissão através de fibras ópticas - e aqui estávamos falando de 100 Gbits/s -, seria necessário vencer vários desafios. Dentre eles, citamos: melhoria da qualidade das fibras (diminuição da atenuação óptica), tecnologia de fibras dopadas com terras raras (atualmente utilizadas em banda larga), produção de dispositivos fotônicos "all-light" (sem interconversão óptica/eletrônica/óptica), desenvolvimento de materiais com índices de refração não-lineares elevados, entre outros. Focalizamos nossa atenção neste último aspecto. Duas estratégias poderiam ser trabalhadas. A primeira seria tirar partido dos efeitos não-lineares de moléculas orgânicas ou organométalicas (efeito pull-push de elétrons) imobilizadas em matrizes poliméricas ou ciclodextrinas (beta ou gama), neste caso via a geração de segundo harmônicos (SHG - Second Harmonic Generation). A outra possibilidade seria trabalhar com novas composições vidros envolvendo elementos como Nb(V), Ti(IV), Ge(IV), Te(II), Bi(III) (íons com alta polarizabilidade) ou vidros dopados com semicondutores da família II-VI, obtendo materiais com elevados índices de refração não-linear com implicações na velocidade de "chaveamento óptico". Nossa aposta recaiu sobre a segunda possibilidade por vários motivos. O primeiro porque já tínhamos uma importante experiência com vidros, pois trabalhávamos no Grupo de Fibras Ópticas da Unicamp, responsável pelo desenvolvimento da fibra óptica brasileira, desde meados de meados dos anos 80. O segundo pelo fato de acreditarmos que seria bastante natural a "soldagem" vidro-vidro, envolvendo a fibra óptica e um eventual dispositivo fotônico que viesse a ser produzido. Bastava para isto compatibilizar os coeficientes de dilatação térmica dos dois vidros. Trabalhamos com as duas frentes relacionadas com os vidros, contudo foi com os vidros dopados com semicondutores, de que falamos na primeira resposta, que as "portas" para a nanotecnologia se abriram.

Sob pena de me alongar, acredito que seria importante fazer ainda alguns comentários adicionais. A possibilidade de se obter materiais que pudessem ser utilizados em dispositivos fotônicos estava restrita a sua Figura de Mérito (FM), ou seja: a FM era igual ao índice de refração não-linear (n₂), dividido pelo produto do coeficiente de absorção pelo tempo de relaxação. Assim, como o tempo de relaxação teria que ser no mínimo da ordem de picosegundos (10^-12 s) a obtenção de materiais adequados dependeria da combinação: elevado índice de refração não-linear e baixa absorção na região de comprimento de onda onde atuavam os lasers de comunicação. Por outro lado, já se sabia que quanto menor o tamanho das partículas (em relação ao raio de Bohr do exciton) maior seria o confinamento quântico e maior seria o índice de refração não linear (n₂). Assim, grande parte da pesquisa na época esteve voltada para a obtenção de nanopartículas ou quantum dots, "embebidas" em vidro especiais com distribuição de tamanho controlada.

MFF - Antes do ano 2000, o senhor já tinha resultados em nanotecnologia? Quais os principais?

OLA - Sim, já tínhamos vários resultados. Dentre eles poderíamos destacar: i) o controle da produção de vidros dopados com quantum-dots; ii) o conhecimento das propriedades ópticas destes sistemas em termos de seus índices de refração não-lineares; iii) observação de uma componente rápida na relaxação de vidros dopados com quantum-dots de CdTe com o valor de 150 fentosegundos (o que, durante muito tempo, foi o recorde para amostras transparentes); iii) o entendimento de todo o processo de nucleação e crescimento dos quantum-dots nos vidros dopados, estudados pela técnica de Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) com radiação síncrotron "in situ" (estes experimentos pioneiros foram realizados no Síncrotron LURE, em Orsay, França, por uma equipe totalmente brasileira (1994)); iv) obtenção de quantum-dots "casca-caroço" (shell-core) nos sistemas CdTeS e, v) observação de confinamento de fônons em quantum-dots de CdTe embebidos em matrizes vítreas.

Ainda antes de 2000 é importante comentar alguns outros resultados que julgo interessantes. O primeiro foi a obtenção de polímeros condutores no interior de poros nanométricos do vidro poroso Vycor, publicado na revista Advanced Materials (1995). Neste trabalho, mostramos que a dimensão dos poros poderia evitar as reações de "intercruzamento" (cross linking) do polímero com conseqüente produção de cadeias lineares, o que veio, mais tarde, a ser chamado de "molecular polymeric wires". Este resultado, passados alguns anos, nos traz uma certa frustração, pois tínhamos obtido - muito provavelmente pela primeira vez - nanofeixes de polímeros condutores e não realizamos a descrição morfológica completa do sistema. Nesta linha obtivemos vários tipos de nanocompósitos envolvendo matrizes lamelares sintéticas e polímeros condutores.

O segundo diz respeito a obtenção de nanopartículas de RuO₂ com tamanho de 4,5 nm, graças ao colapso da estrutura porosa do vidro Vycor após a sua impregnação com Ru₃(CO)₁₂ seguido de tratamento térmico a altas temperaturas, publicado no Journal of Materials Chemistry, em 1999.

Ainda em 1999, obtivemos nanopartículas e nanofios de óxido de cobre no interior de nanotubos de carbono (CBCIMAT -1999). Concluímos, também naquele ano, o estudo das contrações das distâncias interatômicas de nanopartículas de ouro (faixa de 2-4 nanômetros), passivadas por moléculas de tiol, utilizando a técnica de EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) com radiação síncrotron, juntamente com pesquisadores do LNLS. O referido trabalho foi publicado na revista Chemical Physics Letters, de junho de 2000.

MFF - Atualmente, quais são seus principais projetos em nanotecnologia?

OLA - Nossos principais projetos em nanotecnologia, que envolvem cerca de 15 pessoas, são:

i) Química de nanoestruturas: funcionalização de nanopartículas metálicas, nanotubos de carbono e heteroestruturas de nanotubos de carbono e nanotubos de óxidos de metais de transição;

ii) Desenvolvimento de óxidos mistos nanométricos de metais de transição com morfologias não-usuais e formação de heteroestruturas nanométricas;

iii) Funcionalização de nanotubos de carbono com peptídeos BPPs e venenos de cobra: propriedades imunológicas;

iv) Preparação de MoS₂ nanoestruturado e seus nanocompósitos;

v) Síntese de MS₂ (M = Mo, W) nanoestruturados de alta pureza utilizando diferentes rotas de síntese;

vi) Obtenção de nanopartículas de prata, via métodos biotecnológicos, e sua aplicação na área de produtos têxteis e papel;

vii) Desenvolvimento de nanocompósitos polímeros/argilas naturais e sintéticas;

viii) Sistemas de "drug release" de fármacos, baseados em nanopartículas de ouro funcionalizadas;

ix) Agregação de valor, via nanotecnologia, de minérios/minerais brasileiros negligenciados.

MFF - Sobretudo a partir de 2001, o MCT começou a fomentar a nanotecnologia por meio de ações específicas. O seu trabalho com nanotecnologia se beneficiou dessas ações? Como?

OLA - Efetivamente, através do Projeto Instituto do Milênio de Materiais Complexos (IM²C), sediado em Campinas. Por meio deste projeto foi possível consolidar uma importante estrutura de facilidades experimentais para a realização de projetos em nanotecnologia, baseada em microscópios eletrônicos, tomógrafo de raios-X, equipamentos para espectroscopia Raman, FTIR e medidas térmicas, microfluorímetro, entre outros. Contamos também com recursos expressivos da FAPESP.

MFF - Existe uma tendência de os pesquisadores que trabalham com nanotecnologia se organizarem em rede. De qual ou de quais redes o senhor faz ou fez parte? Como o senhor avalia o trabalho em rede?

OLA - Laboratório de Química do Estado Sólido, da UNICAMP, do qual sou o Coordenador Científico, pertence às seguintes redes ou Institutos do Milênio (incluo os Institutos do Milênio pelo fato de serem também estruturas onde se realizam pesquisas cooperativas em nanotecnologia):

i) Instituto do Milênio de Materiais Complexos (Fase II);

ii) Rede Nacional de Pesquisas em Nanotubos de Carbono;

iii) Renami - Rede de Nanotecnologia Molecular e de Interfaces;

iv) Namitec - Rede de Tecnologias de Micro e Nanoeletrônica para Sistemas Integrados Inteligentes.

Em nosso caso, o trabalho em rede tem sido bastante interessante, sobretudo porque trabalhamos com várias delas, dada a variedade das temáticas que estudamos. Tem havido muita sinergia em nossas interações com os diferentes grupos das diferentes redes. Por outro lado, do ponto de vista geral, ainda existem dificuldades nas atividades em rede, sobretudo porque este é um tipo de organização da pesquisa que pressupõe uma forte vontade de interagir com outros grupos e de efetivamente trabalhar dentro de uma perspectiva multidisciplinar. Resumindo, as pessoas pertencem há várias disciplinas, mas são ainda poucos os projetos efetivamente multidisciplinares. De qualquer modo, as redes têm propiciado muito auto-conhecimento, identificação de competências e utilização compartilhada de instrumentos de grande porte. Ainda há muito que aprender e fazer neste tipo de organização da pesquisa.

MFF - O seu trabalho com nanotecnologia está, de alguma forma, ligado à iniciativa privada? Já colocou algum produto no mercado ou existe essa possibilidade?

OLA - Sim, temos projetos ligados com indústrias, os quais não foram citados em perguntas anteriores. Não podemos, devido à vigência de protocolos de confidencialidade, declinar as empresas com as quais mantemos relacionamento. Não colocamos nenhum produto no mercado, contudo temos em nosso portfólio 15 patentes, das quais 06 estão relacionadas diretamente com nanotecnologia. Uma destas patentes está em fase de licenciamento.

MFF - Como o senhor avalia o desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil? Quais são, na sua opinião, os principais méritos, dificuldades e potenciais?

OLA - Esta pergunta vem sendo recorrente nas minhas entrevistas. Minha resposta têm sido que temos um número importante de pesquisadores, em todos os estágios da carreira docente, atuando nos mais diferentes aspectos da nanotecnologia. As principais universidades do país estão com pesquisas importantes sendo realizadas e temos um parque industrial bastante competente. O destaque aqui fica para as atividades em nanobiotecnologia e materiais nanoestruturados (nanopartículas, nanocompósitos e nanotubos de carbono). Tais atividades acompanham a tendência mundial na área. Graças a recentes investimentos, já contamos com várias facilidades focalizadas para a Nanotecnologia, principalmente na região de Campinas, no interior do Estado de São Paulo. A relação entre o setor produtivo e a academia tem melhorado bastante nos últimos anos. É importante enfatizar que temos bons instrumentos para vencermos as dificuldades deste relacionamento. Uma melhor articulação passa pelo diálogo constante entre as partes envolvidas. Muitas universidades brasileiras estão se aparelhando para exercer este papel no qual, não podemos esquecer, têm relevância as questões ligadas à propriedade intelectual e à cultura de patentes. Não obstante a Nanotecnologia ter sido colocada na Política Industrial como uma das tecnologias portadoras de futuro, observamos uma certa lentidão, por parte dos órgãos governamentais, nas tomadas de decisões e na vontade expressa de fazer com que ela ocupe o "status" que tem no documento de Política Industrial. Podemos, e, sobretudo, devemos, ser mais céleres. Outro aspecto que gostaríamos de enfatizar é que não podemos perder de vista que a Nanotecnologia pode também ser uma oportunidade singular para o desenvolvimento do País. Temos reiterado, em várias oportunidades e aqui o fazemos novamente, que a Nanotecnologia pode auxiliar na solução de problemas que afetam diretamente nossos cidadãos: remediação ambiental, purificação de água, remoção dos contaminantes, melhoria e fertilidade dos solos, construção de kits de diagnóstico para doenças infecciosas e endêmicas, novas formulações de medicamentos e veículos para sua liberação, novas formas de energia, entre outros.

Nota do Managing Editor: esta entrevista foi concedida via Internet à jornalista Maria Fernanda Marques Fernandes, e serviu de subsídio para a Tese de Mestrado: "Um Panorama da Nanotecnologia no Brasil (e Seus Macro-desafios)", defendida na Universidade Federal do Rio de Janeiro, em agosto de 2007.