Como é prazeroso sentir gratidão. Esta frase dita pelo Prof. Dr. Juan Andrés sintetiza o sentimento das homenagens prestadas ao Prof. Dr. Elson Longo no workshop “A química em materiais: da teoria à inovação”, realizado pelo Instituto de Estudos Avançados e Estratégicos (IEAE) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) nesta sexta-feira, 4 de abril, no auditório do Edifício “Sérgio Mascarenhas”, de do IEAE-UFSCar.
A abertura do evento foi conduzida pelo Prof. Dr. Adilson J.A. de Oliveira, diretor do IEAE, e teve como palestrantes Prof. Dr. Adalberto Fazzio (Campinas), Juan Andrés Castellon (Espanha), Prof. Dr. Edson Leite (LNNano – Campinas), Profa. Dra. Monica Calatayud (Sorbone Université – Paris – França) e o Prof. Dr. Ernesto Pereira e Profa. Dra. Lúcia H. Mascaro (UFSCar – São Carlos).
Diretor do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um dos Centros de Pesquisa, Inovação de Difusão (CEPID), programa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), e Professor Emérito da UFSCar, Elson Longo recebeu diversas homenagens no workshop promovido pelo IEAE, entre as quais destacamos as manifestações da Profa. Dra. Lúcia Mascaro, diretora da Divisão de Pesquisa do CDMF; do Prof. Dr. Ernesto Pereira, diretor da Divisão de Inovação e Transferência de Tecnologia do CDMF; e do Prof. Dr. Juan Andrés, da Universidade Jaume I em Castellón de La Plana, Espanha.
Prof.ª Dr.ª Lúcia Mascaro
“Tive o privilégio de conhecê-lo assim que ingressei na UFSCar como meu professor de Química Geral Experimental. Mais tarde, o destino me concedeu a honra de conviver com o senhor em diferentes fases da minha trajetória acadêmica – como pós-doutoranda, colega de trabalho e parceira em pesquisa.
Sem dúvida, as oportunidades que me proporcionou foram fundamentais para minha formação, tanto como professora quanto como pesquisadora. Seu conhecimento, generosidade, entusiasmo e dedicação à ciência sempre foram uma grande inspiração. Além disso, sua amizade e alegria criam um ambiente motivador, que impulsiona todos ao seu redor. Em qualquer momento de dificuldade, sempre bastou ouvir sua risada contagiante para que os problemas deixassem de ter qualquer importância.
Sou profundamente grata por todos os ensinamentos, pelo imenso apoio e pela convivência ao longo desses anos. Seu impacto em minha vida acadêmica e profissional é imensurável. Trago comigo o aprendizado técnico-científico, mas também a inspiração de sua paixão pela ciência.
Com toda a minha admiração, muito, muito, muito OBRIGADO!!!!!!!!”
Prof. Dr. Ernesto Pereira
“Quando penso no professor Elson Longo, sempre me lembro da primeira vez em que tive a oportunidade de conversar com ele. Eu ainda era aluno de graduação, e nos encontramos em um ônibus a caminho de São Paulo. Durante a viagem, conversamos o tempo todo. E isso já reflete quem é o professor Elson Longo. Eu, apenas um aluno de graduação, e ele, um professor sênior da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), com mais de 15 anos de carreira na universidade. Nesse momento, ele me contou tantas coisas interessantes sobre a França, sobre a Ciência, o que despertou ainda mais meu interesse.
O tempo passou, fiz mestrado, doutorado e continuei no laboratório. Tive a oportunidade de conviver com ele ao longo desses anos. Já faz mais de 30 anos que fui contratado como professor da UFSCar. E o que posso dizer sobre o Elson é que ele é, sem dúvida, um exemplo. Mas não falo apenas da sua imensa capacidade de trabalho — algo realmente notável, quase infinita —, e da maneira como ele aborda os problemas científicos. Falo, principalmente, da pessoa que ele é.
O professor Elson é aquele tipo de pessoa com quem, no final da tarde, você vai tomar um café e conversa sobre ciência, vida, viagens… Ele se preocupa com os outros de uma forma tão generosa que chega a ser comovente. Eu já o vi ajudar alunos, me ajudar, e sempre com uma disposição e generosidade que impressionam. No nosso laboratório, ele compartilha todo o conhecimento e recursos que os seus projetos trouxeram sem pedir nada em troca. Claro, outros professores também contribuem, mas o papel dele é crucial.
Esses são os aspectos que marcam a gente ao longo da vida. Quando penso no Elson, não penso só no cientista, mas, acima de tudo, nessa grande pessoa generosa que ele é. E, para finalizar, com uma gargalhada que sempre que ouço (e do final do corredor pode-se ouvir quando ele gargalha na sala dele) tem o poder de alegrar o mundo. É algo tão espontâneo e genuíno, que contagia todos ao seu redor.”
Prof. Dr. Juan Andrés
“Durante os meus anos de doutorado e pós-doutorado, obrigado a adquirir novos conhecimentos e avançar em minha formação acadêmica, tive a necessidade, como muitos de vocês, de realizar estadias em centros de prestígio fora da Espanha. Em um deles, na Universidad de Uppsala na Suécia, trabalhei com um professor chileno, Orlando Tapia, que conheceu o Prof. Elson durante seu doutorado no Centro de Mecânica Quântica Aplicada em Paris, fundado por Louis de Broglie, um dos pais da Mecânica Quântica.
A casualidade fez com que ambos coincidissem em uma estadia que Elson estava realizando no Conselho Superior de Investigações Científicas em Madrid, então, Orlando o aconselhou, quase obrigou, que fosse a Castellón.
Foi o começo da nossa amizade há quase 40 anos, que segue crescendo e consolidando-se graças a tudo que realizamos em parceria: desenvolvimento de projetos, publicações científicas, patentes, além da formação de alunos de doutorado e pós-doutorado. Contudo, a fortaleza da nossa amizade reside no fato de sermos corinthianos roxos.
Se eu tivesse que definir em poucas palavras o meu amigo Élson, elegeria a definição de Joseph Schumpeter, um famoso economista, por suas investigações sobre o ciclo econômico e o seu papel na inovação.
‘Um empreendedor é uma pessoa que está disposta e é capaz de converter uma nova ideia ou invenção em uma inovação bem-sucedida’.
Elson Longo não é apenas um dos pesquisadores mais célebres e influentes, com um currículo extraordinário, mas também um verdadeiro inovador que abriu novos campos de pesquisa interdisciplinares que abrangem química, física, ciência dos materiais e nanotecnologia.
Inegavelmente, acima de tudo isso, ele nos demonstrou não apenas como ser um grande cientista, mas também a maneira de existir como um ser humano maravilhoso. Elson é uma boa pessoa no amplo sentido da palavra, generoso, respeitoso e humilde defensor da ciência e tecnologia.
Por certo, como bem sabemos, ao lado de um grande homem sempre há uma grande mulher, como é Maria Moraes, a autora desta dedicatória:
‘Durante sua caminhada acadêmica agiu como o hábil semeador, que escolhe o terreno para depositar as sementes. Esta homenagem representa todos/as nós que somos frutos de sua colheita’.
É por isso que apresento alguns dos frutos que nasceram das sementes que ele plantou durante o longo caminho que percorremos juntos. Tive uma enorme sorte de participar deles.
Espero ter a habilidade de transmitir um pouco da minha alegria e gratidão de forma que possa confirmar com fatos, que o trabalho e o esforço na Universidade servem não só para alcançar a formação e educação do capital humano, o emprego e o bem-estar na nossa sociedade, mas também para gerar e transmitir conhecimento com criatividade e inovação.
Experimento e teoria em harmonia
A inovação prospera onde as disciplinas se cruzam e a teoria encontra o experimento gerando novas ideias e impulsionando avanços científicos e tecnológicos.
Unir campos e ideias com a prática impulsiona o progresso.
Seguindo a frase de Feynman:
‘A natureza não é clássica, infelizmente, e se você quiser fazer uma simulação dela, é melhor convertê-la em mecânica quântica e, caramba, isso é um problema maravilhoso porque não parece tão fácil’.
Reconhecendo a importância da ciência quântica e a necessidade de uma conscientização mais ampla sobre seu impacto passado e futuro, dezenas de sociedades científicas nacionais se reuniram para apoiar a comemoração dos 100 anos da mecânica quântica com um ano internacional declarado pela Organização das Nações Unidas.
Em 7 de junho de 2024, a ONU proclamou 2025 como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica.
Crescimento SnO2
Há mais de 25 anos, o professor Edson Leite me mostrou uma imagem obtida em um novo microscópio eletrônico que acabava de ser instalado no LIEC – Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica. Durante o processo de cristalização do SnO2, detectou-se que a direção preferida de crescimento era a (101).
Elson e Edson me perguntaram: Por que há uma direção predominante de crescimento? Como podemos justificar isso?
Desenvolvemos então, um procedimento que nos permitiu criar estruturas 3D e obter todas as morfologias possíveis que os materiais apresentavam em escala macro e/ou nano. Conseguimos isso resolvendo equações matemáticas que nos permitiam calcular, utilizando os métodos e técnicas da mecânica quântica, as energias de cada superfície através da construção clássica de Wulff, desenvolvida no início do século passado e que nos permite obter as formas dos cristais.
Árvore de morfologias (I)
Na Figura apresentamos esse mapa, que nos permite não só controlar com precisão sua morfologia e entender como ocorre a transformação da estrutura cristalina, mas também conhecer o caminho seguido durante a síntese para transformar a morfologia ideal na qual ela é encontrada experimentalmente. Isso nos possibilitou conhecer os princípios fundamentais que regem a sua cristalização e estabilidade.
Este resultado é uma referência para experimentalistas projetarem adequadamente a síntese de materiais com química de superfície controlada e morfologia específica.
Árvore de morfologias (II)
A figura mostra as morfologias, teóricas e aquelas que podemos observar, de diferentes materiais como óxido de índio, tungstato de prata, tungstato de bário e zirconato de bário.
Os resultados teóricos são capazes de reproduzir os experimentais.
Nossa pesquisa contribui significativamente para a compreensão do crescimento dependente da superfície em nanocristais de diferentes materiais, e oferece diretrizes para a seleção de catalisadores heterogêneos.
Estratégias colaborativas
Conforme mencionou Elson, atualmente, os estudantes e pesquisadores têm à disposição o mapa global das morfologias teóricas dos materiais que estão sintetizando. Isso permite que eles verifiquem se a morfologia observada em microscopia corresponde à teoria, além de descobrir o processo utilizado na sua síntese.
Adicionalmente, podemos direcionar a síntese de uma morfologia específica, ajustando parâmetros como temperatura, solvente ou surfactante.
ROS
Há quase 80 anos, Wolfgang Pauli disse uma vez sutilmente: ‘Deus fez o volume, porém as superfícies foram obras do diabo’.
Sabemos que cada superfície exposta de um nanomaterial tem suas propriedades intrínsecas, como aquelas associadas à distribuição eletrônica e à densidade de spin, que são a chave para a eficiência de seu uso como bactericidas, catalisadores, dispositivos ópticos, etc.
A formação de espécies reativas de oxigênio (ROS) nas superfícies semicondutoras é um tema de enorme atenção científica devido ao seu papel essencial nos processos fotocatalíticos e biológicos. Portanto, compreender a produção e distribuição de um ROS na superfície do semicondutor é crucial para esclarecer o mecanismo não apenas da fotocatálise e da atividade biocida, mas também para melhorar a eficiência das reações químicas.
A compreensão dos detalhes de sua estrutura eletrônica e reatividade têm sido objeto de estudo por décadas, sendo uma das principais áreas de pesquisa em química de superfícies e catálise.
Recentemente, apresentamos uma prova de conceito para interpretar as reações de superfície em fosfato de prata e fornecer uma nova perspectiva para entender no nível atômico o processo/mecanismo catalítico para os estágios iniciais da produção de ROS em superfícies semicondutoras de óxido metálico.
Por outra parte, adquirimos uma compreensão dos fatores estruturais e eletrônicos que governam as propriedades de detecção de gás do óxido de estanho. Como resultado, os projetos de sensores de gases foram aprimorados por meio da manipulação estratégica de defeitos, abrindo caminho para a obtenção de sensores mais eficientes e de alto desempenho.
Superfícies expostas
A compreensão dos detalhes de sua estrutura eletrônica e reatividade tem sido objeto de estudo por décadas, sendo uma das principais áreas de pesquisa em química de superfícies e catálise.
Conseguimos obter a geometria, as propriedades eletrônicas e magnéticas das superfícies expostas, em nível atômico, em uma determinada morfologia.
Isso nos possibilita identificar as áreas nas superfícies que são ativas em relação à adsorção e à reatividade química associadas às aplicações fotocatalíticas que visam a degradação de contaminantes, bem como às reações catalíticas que geram produtos de elevado valor agregado.
Ciclo
Desta forma, podemos fechar o ciclo virtuoso estrutura-propriedades-aplicações.
Estes resultados representam um marco fundamental na busca contínua por conhecimento que impulsiona o avanço de (nano)materiais inovadores e sustentáveis, abrangendo diferentes aplicações de fotocatalizadores, catalisadores e biocidas.
Crescimento de prata
Em 2013, observamos o crescimento de nanopartículas de prata metálica na superfície de cristais de tungstato de prata usando microscópios eletrônicos de varredura.
Então, conseguimos o crescimento de nanopartículas de prata aplicando radiação laser. Este novo material possui propriedades fotoluminescentes e permite, entre outras coisas, sua aplicação como bactericida em materiais cerâmicos ou como fotodegradante de elementos químicos nocivos à agua. Assim, o tungstato de prata irradiado por elétrons é mais eficiente do que o tungstato de prata não irradiado, entretanto, quando a irradiação é por laser, ele se mostra quase trinta vezes mais eficiente.
Manos
Agora vamos mais longe e analisamos como podemos decompor a estrutura 3D de um material utilizando o conceito de cluster, que corresponde à coordenação local dos cátions que constituem o material. Desta forma, centramos o estudo na sua geometria e estrutura eletrônica e magnética. Através de cálculos quânticos, obtemos essas propriedades e as comparamos com aquelas conseguidas experimentalmente por meio de técnicas experimentais como difração de raios X, espectroscopia ultravioleta visível e/ou Raman, ou fotoluminescência.
Este tipo de análise que combina teoria e experimento nos permite realizar um estudo mais profundo que possibilita compreender e controlar propriedades em escala atômica para sua posterior utilização em aplicações tecnológicas.
Plasmon
O que temos é um material plasmônico metal/semicondutor, cujas propriedades e comportamento são preciosos.
Este material é capaz de conseguir uma transferência eletrônica muito rápida e, por isso, uma forte capacidade de oxidação-redução para gerar ROS.
É um exemplo de como o conhecimento gerou uma nova tecnologia a ser utilizada pela sociedade. O mesmo fenômeno é alcançado através da interação elétron-matéria, bem como da interação fóton-matéria, sendo um exemplo muito claro da dualidade onda-corpúsculo, um dos pilares da mecânica quântica.
Triângulo
Na Figura mostramos nosso esquema de trabalho.
Está formado por um triângulo onde os três vértices correspondem a sínteses, técnicas de caracterização e simulações teóricas visando o desenvolvimento de novos materiais que possam ser utilizados em tecnologias inovadoras.
COVID
Microorganismos, incluindo bactérias, fungos, vírus e outros patógenos, causam grandes danos a humanos, animais e plantas, representando uma ameaça significativa à saúde e segurança. A transmissão de doenças e infecções por meio de superfícies de alto ponto de contato em locais públicos são um desafio significativo para a sociedade moderna. O surto frequente de doenças respiratórias infecciosas, como a recente epidemia de COVID-19, produziu um tremendo impacto na saúde e na economia global. Além disso, a ameaça generalizada de infecções microbianas comprometendo a saúde humana, agravada pela crescente incidência de bactérias multirresistentes, ressaltou a necessidade urgente de desenvolver estratégias antimicrobianas inovadoras.
Compósito
Nós desenvolvemos uma nova tecnologia que oferece várias vantagens, incluindo:
Estabilidade aprimorada e citotoxidade reduzida.
Não dependência de fotoativação para exibir efeitos antimicrobianos e atividade antimicrobiana otimizada.
Aplicação versátil. Pode ser usado como agente antimicrobiano em diferentes superfícies e como aditivo antimicrobiano em várias bases de polímeros.
Síntese eficiente do material. É sintetizado em um processo de etapa única, baixa temperatura e curta duração que não produz resíduos sintéticos secundários.
NANOX
A Nanox foi fundada em 2005 como uma empresa derivada do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) do Brasil. Possui diversas patentes em operação e é reconhecida mundialmente pela experiência no desenvolvimento e integração de materiais nanoestruturados. A consequência disso foi a otimização de nanomateriais como agentes antimicrobianos ativos em aplicações muito relevantes no âmbito da medicina, na embalagem para alimentos e no tratamento de água, graças à sua biocompatibilidade favorável, matérias primas econômicas e propriedades químicas alternativas.
As descobertas compartilhadas aqui enfatizam o potencial transformador da ciência na superação dos desafios ambientais urgentes que enfrentamos atualmente. Isso ressalta a importância crítica da pesquisa sustentada, combinando teoria e experimento, além da colaboração neste campo vital para alcançar progresso significativo em novas tecnologias.
Uma das melhores maneiras de adicionar e criar valor não é apenas através de negócios, mas por meio da educação, da pesquisa, da divulgação e, também, impulsionando uma política governamental melhor e com conhecimento científico, o que pode levar a ‘lucros’ tangíveis e intangíveis para toda a sociedade.
Por trás de todo esse processo estão as pessoas e investigadores certos que recebem a formação adequada, além da formação de capital humano que faz com este ciclo funcione e progrida. Elson e eu temos um excelente histórico na orientação e desenvolvimento de jovens pesquisadores, doutorados, bem como um competente quadro de pesquisadores de pós-doutorado, resultando em mais de 150 colaboradores. Todos contribuíram e foram inseridos como professores, pesquisadores em universidades, centros de investigação e em empresas de base tecnológica de diferentes países e continentes.
Hoje a pesquisa científica é, em grande parte, um empreendimento colaborativo que muitas vezes abrange países, continentes, culturas e disciplinas para resolver grandes desafios. Tive a sorte de ter tido a oportunidade de trabalhar em diferentes países e de conhecer diferentes culturas.
Então, permitam-me agradecer explicitamente, embora sem mencionar nomes e méritos, a todos os doutorandos, os pós-doutorados, os associados, os cientistas visitantes e a todos aqueles de diferentes partes do mundo que participaram nas colaborações que estabelecemos. Foi realmente gratificante trabalhar juntos ao longo de tantos anos, dividindo a mesma paixão pela ciência e o zelo por nossos grupos de pesquisa.
Estamos orgulhosos de que cada um deles tenha se tornado um profissional hábil e bem-sucedido. Também, para minha alegria, ainda posso dizer que todos são meus amigos.
Mapas
Embora represente apenas a “ponta do iceberg”, ele já fornece uma ampla evidência do papel central e instrumental desempenhado por um cientista único e extremamente inovador. Sua paixão pela ciência atraiu muitos colegas no passado e está sendo fundamental para o presente e o será para o futuro da ciência e tecnologia, em benefício da comunidade científica, de nosso mundo globalizado e, certamente, muito além.
Como escreveu Cora Coralina, excelente escritora brasileira: ‘Feliz aquele que transfere o que sabe e aprende o que ensina’. Entretanto, a paixão por si só não é suficiente. A ciência exige trabalho árduo, modéstia e fortes convicções para superar as frustrações. A recompensa é a satisfação de realizar um trabalho com excelência e de ter superado desafios singulares, exatamente como Elson nos demonstrou.”
CDMF
Com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
