Flávia e a professora Ducinei desenvolvem pesquisas no Departamento de Física. Foto: Enzo Kuratomi - Estudo desenvolvido no Departamento de Física (DF) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) recebe o prêmio de melhor trabalho de pós-graduação durante o 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica, realizado em Águas de Lindóia (SP), no mês de maio de 2016. O trabalho "Análise da expansão térmica volumétrica e das características estruturais de soluções sólidas de (Pb,Ca) TiO3 entre 150 e 590K" foi realizado pela doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Física (PPGFis) da UFSCar, Flávia Regina Estrada, sob orientação da professora Ducinei Garcia e em colaboração com José António Eiras, ambos docentes do DF.
A estrutura perovskita foi originalmente descoberta no século XIX em minerais raros na forma de cristais ortorrômbicos, com moléculas que formam uma estrutura semelhante a um cubo, de fórmula química CaTiO3 (titanato de cálcio). Os materiais perovskitas sintetizados em variantes dessa fórmula química podem apresentar características particulares, como mudanças na polarização elétrica, propriedades piezoelétricas que se caracterizam pela capacidade de geração de eletricidade quando submetidas à pressão mecânica, por exemplo. Por causa de suas particularidades físicas, as perovskitas podem ser utilizadas em materiais supercondutores, sonares e sensores, por exemplo.
Os estudos conduzidos por Flávia são promissores, pois contribuirão para a determinação do diagrama de fases do material perovskita (Pb,Ca)TiO3, ainda não elucidado pela comunidade científica. "Cristais e policristais sintéticos à base de perovskitas de titanato de chumbo e cálcio são estudados e explorados tecnologicamente há décadas, mas seu diagrama de fases ainda não está bem definido", destaca a doutoranda. A professora Ducinei acredita que as pesquisas realizadas por Flávia favorecem o potencial de uso desses materiais em diversas aplicações eletro-eletrônicas, como sensores e atuadores, principalmente em temperaturas criogênicas, pois elucida pela primeira vez as características básicas do arranjo cristalino nessa faixa de temperaturas. "A pesquisa de base garante infinitas possibilidades. Muitas vezes, nem imaginamos como esses conhecimentos podem ser utilizados, mas é a criatividade e a troca de informações entre pesquisadores que vão encontrar diversas possibilidades de aplicação", analisa a docente.
A pesquisa analisou as alterações nas propriedades estruturais de perovskitas policristalinas do tipo (Pb,Ca)TiO3, sintetizadas em laboratório, quando submetidas à uma ampla variação de temperatura. A análise foi realizada desde temperaturas muito baixas até centenas de Celsius acima da temperatura ambiente. Os estudos realizados por Flávia investigaram a estrutura do material em concentrações de 45 a 76% de chumbo substituindo o cálcio, em temperaturas que variaram entre 150 a 590 K, que correspondem a uma variação de -123º Celsius a 370º Celsius. "É uma região de concentrações e faixa de temperatura em que se apresentam propriedades interessantes e ainda pouco investigadas", revela a doutoranda.
Os estudos relevaram comportamentos peculiares dos minerais quando submetidos a altas temperaturas. Na natureza, a maioria dos materiais sofre expansão volumétrica, porém os minerais estudados por Flávia apresentaram contração no seu volume quando aquecido. Além da temperatura, as proporções de átomos de chumbo e cálcio presentes no material também interferem no arranjo cristalino. "Foi possível verificar a correlação direta da dependência volumétrica da cela unitária em função da temperatura com as anomalias verificadas na expansão volumétrica, e a evolução de um coeficiente de expansão positivo para negativo com o aumento da concentração de chumbo", analisa a doutoranda. A forma de como os átomos se acomodam espacialmente pode tornar o material apolar ou polar e interferir no comportamento da expansão térmica. "A estrutura cristalina é a essência para a compreensão das características inesperadas desses materiais, que pode ser polar e apresentar propriedades controláveis por campo elétrico e magnético, respondendo sensivelmente às excitações de ondas eletromagnéticas, como a luz, por exemplo", explica Ducinei.
Parte dos resultados da pesquisa foi apresentada no 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica, organizado pela Associação Brasileira de Cerâmica, que rendeu o prêmio de melhor trabalho de pós-graduação. Para a professora Ducinei, que também já foi premiada durante seu doutorado e como orientadora em edições anteriores do Congresso, esse reconhecimento é um grande estímulo para a manutenção do elevado nível de qualidade nas pesquisas realizadas. "Esse é o reconhecimento da comunidade acadêmica que o nosso trabalho é de excelência e qualidade. O trabalho premiado de um pós-graduando mostra a qualidade na formação dos pesquisadores", declara.
A defesa da tese de Flávia está planejada para ocorrer em fevereiro de 2017 e os estudos contaram com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (Capes).
