Valmor Roberto Mastelaro.

The main goal is to understand the effect of Pd loading on the gas-surface interaction ofnanostructured SnS2. This two-year collaborative project will characterize the surfacecomposition and electronic structure of Pd-doped SnS2 nanomaterials under operandoconditions, i.e., under different temperatures and during exposure to hydrogen. The role ofhaving or lacking adsorbed water at the nanomaterial surface will be evaluated. By identifyingthe intermediate species adsorbed together with the measurement of the electrical conductanceof the nanomaterial, we expect to unveil the surface chemistry-performance correlation in thedetection of hydrogen with Pd-doped SnS2. The research will use near atmospheric pressure Xrayphotoelectron spectroscopy (NAP-XPS) supported by Density Functional Theory (DFT)calculations . NAP-XPS is a unique technique capable of conducting this analysis underrealistic

O uso de materiais semicondutores aplicados como dispositivos sensores é atualmente um dos tópicos mais pesquisados na área de controle da qualidade do ar e proteção ambiental. As pesquisas são focadas na produção de novos materiais sensores com limites de detecção, seletividade, temperaturas de trabalho e tempos de resposta, melhores que as apresentadas pelos materiais já conhecidos. Embora os modelos teóricos mostrem a grande importância da morfologia na detecção de gases, uma relação direta entre a estrutura, tamanho/morfologia e as propriedades sensoras não tem sido experimentalmente estabelecidas na literatura. Neste projeto de pesquisa, a técnica de RF magnetron sputtering será utilizada na obtenção de filmes finos de oxido de zinco e óxido de índio-estanho a partir de alvos metálicos alterando parâmetros de síntese como potência, temperatura do substrato e razão argônio/oxigênio com o objetivo de obter filmes finos destes compostos apresentando diferentes microestruturas. As amostras são depositadas em diferentes tipos de substratos e mais especificamente em substratos contendo interdigitados de platina com os quais será estudado seu comportamento elétrico quando as amostras foram exposta a diferentes tipos de gases tóxicos como ozônio, N2O CO e NH3. Os efeitos devido a diferentes tamanhos de grãos e porosidade dos filmes serão estudados em relação à melhoria da resposta sensora.

Projeto de cooperação cientifica entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Sidney (Australia)

Sensores de gás resistivos, baseados em óxidos metálicos, na forma de filmes finos ou espessos, são os dispositivos mais utilizados e estudados para o controle de gases tóxicos e inflamáveis em processos tecnológicos e em ambiente aberto. Ainda que uma quantidade significativa de trabalhos esteja sendo dedicada a esta área de pesquisa, esforços estão sendo feitos com a finalidade de encontrar materiais que apresentem propriedades de superfície e ?bulk? para serem utilizados como sensores de gás, permitam uma detecção mais seletiva e que apresentem um baixo custo de produção. Neste contexto, este projeto de pesquisa tem como principal objetivo o estudo da deposição de filmes finos de óxidos metálicos obtidos através das técnicas de evaporação por feixe de elétrons e de RF sputtering. As amostras a serem depositadas pertencem aos sistemas SrTi1-xFexO3 com 0.0 ≤ x ≤ 0.25, Zn1-xCoxO com x= 0,1, 2,5, e 5 % mol e CuAlO2 visando a aplicação destes materiais como sensores de gases. Para atingir este objetivo, estamos solicitando recursos para adquirir um sistema de deposição de filmes finos baseado na evaporação por feixe de elétrons bem como por RF sputtering. A aquisição deste equipamento permitirá, além da realização de um estudo sistemático do processo de deposição de filmes finos SrTiO3 dopados com ferro, que já mostrou ser um excelente sensor de gás ozônio, expandir nossa linha de pesquisa a outros materiais já identificados como bons candidatos a sensores de gás, o composto ZnO dopado com cobalto e o sistema CuAlO2. Além da utilização das técnicas convencionais de caracterização, temos como objetivo realizar um estudo estrutural ?in-situ? nas amostras acima citadas sendo submetidas a variação de temperatura e sob ação de diferentes tipos de gases. Este estudo será realizado através da técnica de espectroscopia de absorção de raios X e tem como principal objetivo determinar quais os parâmetros estruturais e eletrônico (ordem local e estado de oxidação) que apresentam mudanças significativas quando a amostra é submetida as mesmas condições que foram realizadas as medidas elétricas de sensibilidade aos diferentes tipos de gases analisados.

Através da investigação de relações estrutura - nano & microestrutura - propriedades, utilizando simulações computacionais e métodos de caracterização estrutural, espectroscópica e funcional. planejamos mapear o "genoma" de vidros e vitrocerãmicas e desenvolver novos materiais ativos e com apl1cações promissoras. O principal núcleo de pesquisadores do Centro é composto por 13 professores da USP e UFSCar (ambas em São Carlos) especialistas em engenharia, química e física de materiais vítreos, cristalização e em uma ampla gama de técnicas de caracterização. Cerca de 50 estudantes de graduação., pós-graduação e pós-does são orientados por eles, e uma extensa coligação de colaboradores compõe uma rede internacional. Iremos pesquisar e desenvolver vidros e vitrocerâmicos que apresentem funcionalidades e aplicações relevantes, tais como alta resistência mecânica e condutividade elétrica, atividade biológica, óptica ou catalítica, ou combinações destas propriedades. Um entendimento fundamental dessas propriedades será obtido baseado em informações sobre a organização estrutural desses materiais em diferentes escalas. Aplicaremos modernos métodos de NMR, EPR, EXAFS e espectroscopia vibracional para caracterizar estruturas atômicas locais e a médio alcance, bem como a vasta gama de resoluções da microscopia óptica, eletrônica, XRD e microanálises para elucidar nano e microestruturas. E essa abrangente abordagem experimental será complementada por simulações por dinâmica molecular Com essa estratégia procuraremos um entendimento profundo da sinterização e cristalização de vidros em termos de mecanismos, termodinâmica e cinética de escoamento viscoso, assim como de nucleação e crescimento de cristais, permitindo-nos controlar esses processos através da seleção adequada de composições, métodos de conformação e protocolos de tratamentos térmicos. Os laboratórios participantes irão investigar conjuntamente uma série de importantes sistemas de referência , que são considerados particularmente promissores para aplicações como materiais de reforço estrutural (vitrocerãmicas dental e bio), materiais ópticos (vidros para laser), vidros para energia eletroquímica, dispositivos de armazenamento de energia e sistemas catalíticos. Esta rica agenda de pesquisa será equilibrada por contínuas atividades de educação e divulgação em diferentes níveis, bem como pelo desenvolvimento tecnológico e transferência de tecnologia em um moderno centro de educação, investigação e inovação

We are proposing the formation of a multidisciplinary center denominated Center for the Development of Functional Materials (CDFM). This center is an evolution of the Multidisciplinary Center for the Development of Ceramic Materials (MCDCM) that received FAPESP support from the first version of the CEPID program. In the 21st century, the global needs changed drastically and nowadays three main issues are emerging for accommodating those needs: renewable energy, health and natural environment. In the same period, the MS community has been engaged with the research and development of functional and nanostructured materials that can deal with those new societal needs. Therefore, we propose to combine the research of functional and nanostructured materials to find solutions for the new societal needs.

1- Structural craracterization of nanostructured PbZr0.47Ti0.53O3 (PZT), Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 (PFN) and Pb(Fe2/3W1/3)O3 (PFW ferroelectric and multiferroic samples obtained by spark plasma

Projeto 1- LInha PGM/SGM - 13630: Correlação entre fotoluminescencia , ordem local e estrutura eletronica nos sistemas SrTiO3 e SrTi1-xRxO3 (R=Fe, Mn, Nb)
Projeto 2-LInha XAFS1-13631: Estudo in-situ do sistema SrTi1-xFexO3 em função da Temperatura e na presença de gás oxigênio e ozônio
Projeto3- Linha XAFS2-12470: Estudo do efeito do sitio de substituição sobre as propriedades estruturais e eletronicas no sistema Sr1-xFexTiO3

Este projeto de pesquisa tem como principais objetivos o desenvolvimento e a caracterização de materiais nanoestruturados que possam ser utilizados como sensores de gás. O processo da adição de dopantes tem sido largamente utilizado no processamento de modificações das propriedades físicas e químicas de diferentes materiais. A incorporação de átomos ou íons de determinados elementos em uma matriz hospedeira pode também levar a obtenção de novos materiais apresentando novas propriedades e aplicações. Nos materiais nanocristalinos, o processo de dopagem tem sido considerado de fundamental importância para estabilizar determinadas fases cristalinas bem como modificar as propriedades físicas e químicas do material. Desta forma, os objetivos deste projeto de pesquisa são a síntese e a caracterização do composto SrTiO3 dopado com os íons Mn ou W ou Ni ou Fe obtidos através do método dos precursores poliméricos. Espera-se através deste projeto verificar o efeito da introdução de dopantes nas propriedades físicas destes compostos, principalmente nas propriedades elétricas visando a utilização dos materiais como sensores de gás. A verificação dos efeitos da mudança dos parâmetros de síntese e da introdução dos dopantes nas propriedades físicas dos materiais na forma de filmes finos ou espessos será realizada através da utilização de uma serie de técnicas de caracterização tradicionais e avançadas como difração de raios X, espectroscopia Raman e de absorção de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. Após o processo de caracterização das propriedades microestruturais e estruturais, estas amostras serão submetidas a uma caracterização elétrica visando verificar sua sensibilidade a diferentes tipos de gases como ozônio, oxigênio, propano e outros hidrocarbonetos.

Projeto financiado pela PRG-USP para modernizar e equipar laboratorios de ensino do IFSC.

Projetos de Pesquisa utilizando diferentes linhas de Luz de laboratorios Sincrotron do Brasil e do Exterior

Edital MCT/CNPq N º 14/2010 - Universal / Edital MCT/CNPq 14/2010 - Universal - Faixa B - De R$ 20.000,01 a R$ 50.000,00 

Síntese e Caracterização de Filmes Finos e Espessos de ZnO para serem Aplicados como Sensor de Gás

Titulo: Síntese hidrotermal de Compostos ATiO3 (A=Sr,Ca) Nanocristalinos dopados com Fe2+, Ni2+ e Mg2+
Recursos aprovados: R$69.000,00

Materiais Multifuncionais Multiferroicos Nanoestruturados: Síntese, Propriedades, Fenomenologia e Aplicações 
Recursos de aprox. R$600.000,00 e US$700.000,00
Participação como Pesquisador principal

Titulo: Síntese e Caracterização de Materiais Nanoestruturados Aplicados como Sensores de Gás

Este projeto de cooperação científica tem como principais objetivos a consolidação da cooperação científica existente entre o Grupo de Fotônica e o Grupo Crescimento de Cristais e Materiais Cerâmicos do Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo e as equipes ?Microcapteurs? e Optoelectronics and photovoltaic components? do ?Institut de Matériaux, Microélectronique et Nanosciences de Provence, da Universite Paul Cezane, Marseille?, França. Esta cooperação cientifica visa o desenvolvimento e a caracterização de materiais nanoestruturados que possam ser utilizados como sensores de gás, bem como formar recursos humanos através da realização de estágios do tipo Doutorado Sanduíche, Pós-Doutorado e da realização de missões de curta duração.

1) Caracterização moroflogica e estrutural de nanoparticulas de óxido de vanadio usando FEG e TEM
2) Determinação por Espectroscopia de Absorção de raios-X (XAS) da estrutura local em amostras ceramicas multiferroicas de composição Pb(Fe2/3W1/3)O3 e Pb(Fe2/3W1/3)O3-PbTiO3 (PFW-PT)
3- Caracterização da estrutura local ao redor do átomo de titanio em função da temperatura em cerâmicas ferroeletricas de composição Pb1-xRxZrTiO3 (R=La,Ba)
4- X-ray absorption study of hybridization effects between Ba and Pb states with O 2p states in ferroelectric perovskite ceramic oxides
5. Caracterização da estrutura local e eletrônica do átomo de zircônia em cerâmicas ferroelétricas de composição BaZrO3, Pb1-xRxZrTiO3, (R=Ba,La) e Ba1-xCaxZr1-yTiyO3.
Linha SXS do LNLS.

Projeto do CNPq englobando varias equipes de Pesquisa do Brasil
Participante no projeto como membro do Grupo Crescimento de Cristais e Materiais Ceramicos
IFSC-USP
recursos para o Grupo : R$160.000,00 Reais

Projeto Auxilio Organização de Eventos (ARC) CNPq - Recursos Aprovados no valor de R$40.000,00 para pagamentos de despesas de Pesquisadores Brasileiros e Estangeiros no XII Physics of Non Crystalline Solids e Crystallization 2009 realizados em Foz do Iguaçu.

Estudo do crescimento do composto V2O5 nanoestruturado obtido a partir de soluções coloidais

Caracterização da estrutura local ao redor do átomo de chumbo em ceramicas ferroeletricas de composição Pb1-xRxZrTiO3

Síntese de Nanopartículas de Vanádio obtidas pela Decomposição de Peróxido

Os materiais nanoestruturados vem sendo extensivamente estudados não somente pelas novas propriedades e suas possíveis aplicações tecnológicas se comparados aos materiais de mesma composição convencionais mas também pela busca de uma melhor compreensão dos aspectos físicos e químicos que levam a obtenção de materiais apresentando novas e melhores propriedades. A utilização de novas rotas de síntese de materiais nanoestruturados tem levado a obtenção de materiais apresentando formas anisotrópicas que podem dar origem a novas propriedades e aplicações. Entre essas rotas, a síntese de nanopartículas através da decomposição de peróxido tem se mostrado muito eficiente na obtenção de materiais nanoestruturados apresentando um alto grau de anisotropia em sua forma. Nesse contexto, esse projeto de pesquisa tem como objetivo realizar a síntese e a caracterização do óxido de vanádio que apresenta uma grande diversidade de aplicações quando na forma nanoestruturada. Na síntese dessas nanopartículas será utilizado como precursor o pentoxido de vanádio, que de acordo com estudos preliminares, pode ser solubilizado com relativa facilidade em uma solução de peróxido de hidrogênio. Uma vez que utilizaremos o pentoxido de vanádio como precursor, espera-se que como produto do processo de síntese, esse seja o composto formado. Um estudo do processo de crescimento das nanoparticulas será também realizado e comparado ao observado em outros materiais que foram produzidos utilizando a mesma metodologia. A morfologia, as propriedades físicas e químicas e as propriedades estruturais das nanoparticulas serão avaliadas através de técnicas convencionais como difração de raios-X, analise térmica, espectroscopia Raman e técnicas avançadas como microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), Espalhamento de Raios- X a baixo ângulo (SAXS) e espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS).

Programa de apoio a pesquisa de pesquisadores da USP. Recursos fornecidos pela Pro-reitoria de Pesquisa com base na produtividade do docente. Recursos de R$5.000,00 Reais.

1) Caracterização da estrutura local e eletrônica dos compostos nanoestruturados SrTi1-xFexO3 obtidos através do método Pechini

2) Determinação por difração de raios-X da estrutura a longa distancia em amostras ceramicas ferroeletricas de composição Ba0.90Sn0.10Ti1-0.90xZr0.90xO3

3) Estudo da estrutura local do átomo de titânio em amostras ferroeletricas relaxoras

4) Caracterização da estrutura local e eletrônica dos compostos nanoestruturados de vanadio obtidos através do método hidrotermal dinâmico

5) Estudo do processo de crescimento de nanoparticulas de óxido de vanádio por HRTEM

Projeto de cooperação cientifica frança-Brasil.
Coordenador na França: François Flory (Universite de Marseille
Coordenador no Brasil: Valmor Mastelaro
Objetivos do Projeto: Realizar a sintese e a caracterização de Materiais nanoestruturados a serem aplicados como sesores de gás.

Projeto FAPESP solicitando auxilio financeiro para a participação de Doutores do Estado de São Paulo no IV Internationa Symposium on Non-Crystalline Solids realizado em aracaju entre 21-25 de outubro de 2007. Valor aprovado: R$77.959,00 Reais.