Um dos principais entraves para a produ\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas solares de perovskitas com fins comerciais \u00e9 a presen\u00e7a de chumbo, elemento t\u00f3xico, na sua composi\u00e7\u00e3o. Outra limita\u00e7\u00e3o \u00e9 a instabilidade desses materiais, que faz com que seu bom desempenho n\u00e3o se mantenha ao longo do tempo.\u00a0Todavia, existem\u00a0caminhos\u00a0que podem ser seguidos para resolver ambos os problemas, como o uso de perovskitas de baixa dimensionalidade. Nessas estruturas, torna-se relativamente f\u00e1cil substituir chumbo por bismuto (um elemento com propriedades semelhantes ao chumbo, por\u00e9m n\u00e3o t\u00f3xico). Al\u00e9m disso, elas apresentam maior estabilidade do que seus parentes de maiores dimens\u00f5es.\u00a0Pensando nessa possibilidade, pesquisadores do CINE uniram esfor\u00e7os experimentais e te\u00f3ricos para estudar perovskitas de bismuto com a menor dimensionalidade poss\u00edvel, a dimens\u00e3o zero (0D).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n
O termo \u201cperovskitas\u201d designa uma fam\u00edlia de materiais com diferentes composi\u00e7\u00f5es e o mesmo arranjo de c\u00e1tions e \u00e2nions, formando octaedros que se unem entre si em redes. A \u201czero dimensionalidade\u201d se refere ao fato de que essas redes n\u00e3o t\u00eam possibilidade de se estender infinitamente em nenhuma dire\u00e7\u00e3o. Trocando em mi\u00fados, s\u00e3o estruturas de escala nanom\u00e9trica na altura, largura e profundidade.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n
O trabalho reuniu compet\u00eancias e infraestrutura do programa de Ci\u00eancia Computacional de Materiais e Qu\u00edmica, com ampla experi\u00eancia em m\u00e9todos computacionais, e da\u00a0Divis\u00e3o\u00a0de Portadores Densos de Energia, que tem expertise em pesquisa sobre perovskitas para c\u00e9lulas solares.\u00a0A sinergia entre os dados te\u00f3ricos e experimentais permitiu compreender as propriedades estruturais e optoeletr\u00f4nicas de tr\u00eas novas perovskitas de bismuto 0D, e, dessa maneira, propor aplica\u00e7\u00f5es para elas. No campo da energia, o estudo apontou potencial de aplica\u00e7\u00e3o destas perovskitas como diel\u00e9tricos para capacitores e como fontes de bismuto na prepara\u00e7\u00e3o de perovskitas sem chumbo. Outra possibilidade levantada foi a sua combina\u00e7\u00e3o com perovskitas de outras dimens\u00f5es, para aumentar a resist\u00eancia do material \u00e0\u00a0radia\u00e7\u00e3o UV e umidade, prolongando sua estabilidade.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n
O trabalho experimental foi realizado no Instituto de Qu\u00edmica da UNICAMP e envolveu o ent\u00e3o p\u00f3s-doc Willian Xerxes Coelho Oliveira e sua supervisora, a professora Ana Fl\u00e1via Nogueira, na s\u00edntese e caracteriza\u00e7\u00e3o das perovskitas. \u201cFoi desafiador encontrar as condi\u00e7\u00f5es para formar monocristais e obter filmes transparentes\u201d, conta Willian, que explica que foi necess\u00e1rio sintetizar monocristais dessas perovksitas para poder entender como os \u00e1tomos e mol\u00e9culas est\u00e3o organizados nestes novos materiais. Sobre os filmes, produzidos para estudar as propriedades do material, Willian conta que a maior dificuldade foi obter um n\u00edvel elevado de transpar\u00eancia para poder analisar suas propriedades \u00f3pticas. \u201cIsso demandou muitos testes e a chamada engenharia de solventes\u201d, conta.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n
Os estudos computacionais, baseados na teoria do funcional da densidade, foram realizados no Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos da Universidade de S\u00e3o Paulo (IQSC-USP) pela doutoranda Mailde da Silva Ozorio, com participa\u00e7\u00e3o do p\u00f3s-doc Julian F. R. V. Silveira e orienta\u00e7\u00e3o do professor Juarez L. F.\u00a0Da\u00a0Silva. Os autores tamb\u00e9m utilizaram recursos do supercomputador SDumont do Laborat\u00f3rio Nacional de Computa\u00e7\u00e3o Cient\u00edfica (LNCC),\u00a0 o qual foi essencial para acelerar v\u00e1rias das simula\u00e7\u00f5es. V\u00e1rios desafios foram enfrentados ao longo do projeto, em particular, a discrep\u00e2ncia entre os dados te\u00f3ricos e experimentais para um dos compostos, a qual somente foi resolvida ap\u00f3s entender o papel das mol\u00e9culas de \u00e1gua existentes na estrutura cristalina.\u00a0<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n
O artigo que reporta esta pesquisa foi publicado em 3 de novembro na revista cient\u00edfica\u00a0Materials Advances<\/em>, da\u00a0Royal Society of Chemistry<\/em>\u00a0e est\u00e1 dispon\u00edvel na modalidade de acesso aberto em\u00a0https:\/\/pubs.rsc.org\/en\/content\/articlelanding\/2020\/ma\/d0ma00791a#!divAbstract<\/a>.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n Refer\u00eancia:\u00a0<\/strong>Novel Zero-dimensional Lead-free Bismuth Based Perovskites: From Synthesis to Structural and Optoelectronic Characterization.\u00a0<\/em>Mailde S. Ozorio,y Willian X. C. Oliveira,z Julian F. R. V. Silveira, Ana Flavia Nogueira, and Juarez L. F. Da Silva.\u00a0Mater. Adv., 2020, Advance Article.\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1039\/D0MA00791A<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Um dos principais entraves para a produ\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas solares de perovskitas com fins comerciais \u00e9 a presen\u00e7a de chumbo, elemento t\u00f3xico, na sua composi\u00e7\u00e3o. Outra limita\u00e7\u00e3o \u00e9 a instabilidade desses materiais, que faz com que seu bom desempenho n\u00e3o se mantenha ao longo do tempo.\u00a0Todavia, existem\u00a0caminhos\u00a0que podem ser seguidos para resolver ambos os problemas, como o uso de perovskitas de baixa dimensionalidade. Nessas estruturas, torna-se relativamente f\u00e1cil substituir chumbo…<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":2779,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[63],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2776"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2776"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2776\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3897,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2776\/revisions\/3897"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2779"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2776"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2776"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2776"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}