Ricardo Kita Nomiyama, estudante do quarto ano do curso de gradua\u00e7\u00e3o em qu\u00edmica da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP), no campus de S\u00e3o Carlos, conseguiu realizar um feito que poucos alunos de gradua\u00e7\u00e3o ostentam em seus curr\u00edculos acad\u00eamicos. <\/p>\n
O trabalho de inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica de Nomiyama acaba de ser publicado na edi\u00e7\u00e3o on-line da revista Physical Review B, da American Physical Society, em uma das se\u00e7\u00f5es de maior destaque da publica\u00e7\u00e3o. <\/p>\n
Intitulado “Propriedades estruturais de \u00f3xidos usando a teoria funcional da densidade funcional”, o estudo foi realizado durante o terceiro ano de gradua\u00e7\u00e3o. <\/p>\n
Nomiyama utilizou uma ferramenta computacional – conhecida como teoria do funcional da densidade implementada no c\u00f3digo VASP – para estudar estruturas at\u00f4micas de \u00f3xido de platina. <\/p>\n
Ele descobriu uma estrutura de mon\u00f3xido de platina com energia mais baixa do que outra proposta h\u00e1 70 anos pelo norte-americano Linus Pauling (1901-1994), ganhador do Nobel de Qu\u00edmica. <\/p>\n
Al\u00e9m desta, ele descobriu duas outras estruturas at\u00f4micas de di\u00f3xido de platina t\u00e3o est\u00e1veis quanto as j\u00e1 existentes. <\/p>\n
“Com o conhecimento que Nomiyama possu\u00eda no terceiro ano de gradua\u00e7\u00e3o e com o aux\u00edlio da ferramenta computacional, ele teve condi\u00e7\u00f5es de dar uma contribui\u00e7\u00e3o cient\u00edfica muito relevante para um problema que vem sendo estudado h\u00e1 anos”, disse o pesquisador Juarez Lopes Ferreira da Silva, que orientou o estudante. <\/p>\n
Realiza\u00e7\u00e3o inesperada <\/p>\n
Juarez solicitou a Nomiyama que calculasse a energia de um conjunto de cerca de 20 estruturas de mon\u00f3xido de platina que foram descritas por Pauling em um estudo publicado em 1941 no Journal of American Chemical Society. <\/p>\n
Ele ainda orientou o estudante a procurar por novas estruturas de mon\u00f3xido de platina que pudessem ter energia tamb\u00e9m baixa a partir de um conjunto de novas estruturas determinadas em outros experimentos. <\/p>\n
Para isso, Nomiyama sugeriu procurar por estruturas que tivessem um estado de oxida\u00e7\u00e3o similar ou pr\u00f3xima a do \u00f3xido de platina, e fez c\u00e1lculos de simula\u00e7\u00f5es dos materiais existentes. <\/p>\n
Ao compar\u00e1-los com as estruturas candidatas, ele descobriu que uma delas tinha energia mais baixa do que as demais. <\/p>\n
Intrigado com a descoberta, Juarez e um estudante de doutorado de seu grupo de pesquisa refizeram todos os c\u00e1lculos realizados por Nomiyama para verificar se ele realmente tinha encontrado uma estrutura nova ou se havia cometido algum erro. <\/p>\n
Eles verificaram que o resultado obtido estava correto. <\/p>\n
“Realmente, ele encontrou uma estrutura que tinha energia mais baixa do que outra que havia sido proposta h\u00e1 70 anos. E a energia \u00e9 o fato mais importante para determinar a estabilidade de um sistema”, explicou Juarez. <\/p>\n
O pr\u00f3ximo passo foi estender o estudo para outras composi\u00e7\u00f5es como o di\u00f3xido de platina. Nesse caso, Nomiyama n\u00e3o conseguiu encontrar uma estrutura com energia mais baixa, mas achou duas com energia t\u00e3o boa quanto a de estruturas j\u00e1 existentes. <\/p>\n
Estrutura da platina <\/p>\n
De acordo com Juarez, os resultados do estudo s\u00e3o importantes para o avan\u00e7o do entendimento da estrutura da platina. <\/p>\n
“Levando em considera\u00e7\u00e3o que a platina \u00e9 um dos elementos mais utilizados em cat\u00e1lise (aumento da velocidade de uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica) e que o oxig\u00eanio est\u00e1 presente em quase todas as rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que ocorrem na natureza, agora temos informa\u00e7\u00f5es sobre o \u00f3xido que est\u00e1 presente na superf\u00edcie da maioria dos materiais que formam a platina”, explicou. <\/p>\n
A platina \u00e9 o principal material utilizado no anodo (eletrodo) de c\u00e9lulas a combust\u00edvel \u00e0 base de etanol para quebrar a mol\u00e9cula de etanol e obter hidrog\u00eanio para injetar na c\u00e9lula a combust\u00edvel. <\/p>\n
Como nessa rea\u00e7\u00e3o ocorre a forma\u00e7\u00e3o de esp\u00e9cies com grande quantidade de oxig\u00eanio – que podem se ligar \u00e0 superf\u00edcie da platina e, dependendo da concentra\u00e7\u00e3o, encobri-la, diminuindo a efici\u00eancia do catalisador -, o grupo de pesquisa na USP se dedica a entender a intera\u00e7\u00e3o do oxig\u00eanio com a platina. <\/p>\n
“Conhecer essa intera\u00e7\u00e3o \u00e9 fundamental para se avan\u00e7ar no desenvolvimento de catalisadores com baixo custo e com grande estabilidade para a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio utilizando etanol em c\u00e9lulas a combust\u00edvel e para entender, por exemplo, como o oxig\u00eanio afeta o catalisador”, disse Juarez. <\/p>\n
Inicia\u00e7\u00e3o primorosa <\/p>\n
Os pr\u00f3ximos passos dos pesquisadores ser\u00e3o realizar uma simula\u00e7\u00e3o de din\u00e2mica molecular de um modelo de nanopart\u00edcula de platina, adicionando \u00e1tomos de oxig\u00eanio em sua superf\u00edcie. <\/p>\n
Eles pretendem comparar se a estrutura formada nesse processo, em que se tem um ambiente de alta concentra\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio, \u00e9 semelhante \u00e0s que foram observadas no trabalho realizado por Nomiyama. <\/p>\n
“O projeto de inicia\u00e7\u00e3o cient\u00edfica dele est\u00e1 integrado com outras pesquisas do grupo. Uma das nossas preocupa\u00e7\u00f5es \u00e9 que os alunos de inicia\u00e7\u00e3o estejam inseridos no grupo para se aproximar ao m\u00e1ximo da atividade de pesquisa e que possam realizar um projeto muito bem definido que seja ao mesmo tempo vi\u00e1vel e pr\u00f3ximo \u00e0 realidade dele para que consiga resolver”, disse Juarez. <\/p>\n
Para Nomiyama, a pesquisa possibilitou ampliar seu conhecimento sobre os \u00f3xidos de platina, com os quais j\u00e1 havia tido contato em algumas disciplinas do curso de gradua\u00e7\u00e3o em qu\u00edmica, al\u00e9m de lidar com ferramentas computacionais e t\u00e9cnicas que, provavelmente, s\u00f3 veria na p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o. <\/p>\n
“Algumas caracter\u00edsticas sobre esse elemento qu\u00edmico eu j\u00e1 sabia, em fun\u00e7\u00e3o de algumas mat\u00e9rias que cursava simultaneamente ao projeto. Outras, s\u00f3 fui ver bem depois. Gra\u00e7as aos conhecimentos mais b\u00e1sicos da qu\u00edmica, foi poss\u00edvel encontrar essas novas estruturas”, afirmou. <\/p>\n
Autor: Ag\u00eancia Fapesp e IFSC <\/b><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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