O investigador Sérgio Hiroshi Toma construiu aglomerados de moléculas, átomo por átomo, demonstrando uma das principais técnicas da nanotecnologia, que é a chamada fabricação “de baixo para cima”, em que as estruturas são fabricadas usando átomos ou moléculas individuais.
Esses aglomerados, que utilizam o metal rutênio, são chamados de clusters, ou aglomerados, e dão origem a materiais que utilizam a luz para gerar eletricidade com alta eficiência, podendo ainda mudar a cor dos vidros que envolvem.
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Construindo moléculas úteis
Hiroshi Toma é pesquisador do Laboratório de Química Supramolecular do IQ. Segundo o professor Henrique Eisi, orientador da pesquisa e coordenador do laboratório, a nanotecnologia molecular constrói, átomo por átomo, materiais que tenham alguma função útil.
“Para cada aplicação, construímos as moléculas ideais”, explica. “Desenvolvemos uma molécula por vez. Depois, as conectamos e construímos uma ‘máquina molecular’, que desempenha o papel desejado,” diz o pesquisador.
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Célula fotoelectroquímica
Na sua pesquisa, Hiroshi desenvolveu uma célula fotoelectroquímica – um dispositivo que converte luz em electricidade – com os aglomerados de rutênio. O diferencial em relação às outras células solares é a sua eficiência de 80%: a cada 100 mil fótons (partículas de luz) que incidem sobre a placa, 80 mil electrões são liberados.
Para construir a célula, o pesquisador forrou placas de vidro condutor de electricidade com um filme microscópico de dióxido de titânio e borrifou nele as moléculas criadas no laboratório.
Todas as vezes que a luz bate nas moléculas, elas liberam elétrons. A corrente elétrica formada serve para manter funcionando pequenos aparelhos electrónicos domésticos.
“Essa tecnologia é cara, mas não precisa de muita luz para gerar eletricidade”, explica o professor. “Por isso acredito que fará sucesso para mover pequenos aparelhos, como calculadoras, dispensando as pilhas”.
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Insulfilme colorido
O pesquisador também desenvolveu um filme para envolver vidros – semelhante ao tradicional insulfilme – que pode mudar de cor reversivelmente ao receber eletricidade. Para que o vidro mude de cor, basta submetê-lo a diferentes tensões. A estrutura projetada no laboratório do IQ mistura cristais de dióxido de titânio com moléculas de rutênio.
Uma das possíveis aplicações dos filmes, chamado filmes eletrocrômicos, é impedir o calor de escapar dos ambientes por irradiação, funcionando como a parede espelhada de uma garrafa térmica. Outras aplicações são em outdoors e painéis de decoração.
Os pesquisadores desenvolveram uma “biblioteca de moléculas”, que permite criar vidros que abrangem diversos intervalos de cores.
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Moléculas inorgânicas
“Os melhores dispositivos já desenvolvidos são baseados em moléculas orgânicas, que desgastam rápido”, destaca Eisi. “Eles são caros. Assim, há grande interesse comercial na tecnologia que desenvolvemos.
Melhorando o sistema será possível fazer uma tela, como as de LCD”. A invenção não foi patenteada pelo grupo de pesquisadores a tempo e é de domínio público.
As invenções do pesquisador renderam-lhe o prêmio de melhor tese na área de química, concedido pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A CAPES é um órgão do Ministério da Educação que avalia e incentiva mestrados e doutorados.
