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UFC garante sua 12ª patente com método inovador para obter estruturas aplicadas em dispositivos como sensores de gás e fotodetectores

Pesquisa da Universidade Federal do Ceará, em parceria com a Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), trouxe importante contribuição para a moderna e dinâmica ciência da nanotecnologia. Trata-se de um método de obtenção, de forma simples, barata e rápida, de estruturas com alto potencial de aplicação em dispositivos como sensores de gás, biossensores ou fotodetectores. Inovadora, a técnica acaba de garantir para a UFC sua 12ª carta patente.

A nanotecnologia é a ciência que estuda a manipulação da matéria em escala atômica e molecular e está presente hoje em praticamente tudo, sendo usada no desenvolvimento de cosméticos, de medicamentos, de alimentos, de roupas, entre inúmeras outras utilizações. O invento da UFC tem incidência sobre dispositivos optoeletrônicos, como no caso dos sensores e detectores.

Imagem: Em detalhe, chip de silício encontrado nos reatores fabricados durante a pesquisa que originou o invento (Imagem: Divulgação)
Em detalhe, chip de silício encontrado nos reatores fabricados durante a pesquisa que originou o invento (Imagem: Divulgação)

A carta patente, expedida em junho pelo Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI), reconhece, pela UFC, dois autores: os professores Antonio Gomes de Souza Filho, do Departamento de Física, e José Valdenir da Silveira, do Campus de Sobral. O método que gerou a patente foi desenvolvido entre os anos de 2012 e 2016, durante o período de doutorado do Prof. Valdenir, feito no Programa de Pós-Graduação em Física da UFC, com estágio sanduíche no Centro de Componentes Semicondutores e Nanotecnologias (CSSNANO), da UNICAMP.

Chamado de “Método de deposição e decoração simultânea de nanotubos sobre eletrodos metálicos”, o invento permite alinhar nanotubos de carbono, que são folhas de grafeno enroladas na forma de cilindro, ligando dois eletrodos de ouro previamente produzidos. A tarefa, que à primeira vista pode parecer simples, é, na verdade, bastante complexa, uma vez que se trata de materiais de escala nanométrica – para se ter uma ideia, um nanômetro é igual a um milionésimo de milímetro.

Já existem técnicas para fazer esse alinhamento, mas o método desenvolvido vai além, realizando a inclusão, nesses materiais, de estruturas ainda menores, chamadas de nanopartículas. A técnica “decora” esses nanotubos com nanopartículas de ouro, criando, assim, o que se chama de estrutura híbrida, ou seja, formada por mais de um material.

“Antes do nosso trabalho, a obtenção das estruturas híbridas e a montagem do dispositivo eram feitas por processos independentes, com muito mais complexidade e gasto de tempo envolvido. Nós propomos um método de unificação desses processos existentes, com a vantagem adicional de ser um método extremamente simples, barato e rápido”, explica o Prof. Valdenir da Silveira. Segundo ele, a técnica usa o próprio ouro disponível nos eletrodos, garantindo a viabilidade do método do ponto de vista econômico.

O Prof. Antonio Gomes complementa que as nanopartículas metálicas, como as de ouro, dão um upgrade nas propriedades dos nanotubos de carbono, razão pela qual são acrescentadas no material. “As nanopartículas de ouro, quando decoram um tubo, ficam separadas e ancoradas, algo muito importante para aumentar a sensibilidade de um sensor. Se as nanopartículas não estão separadas, elas se aglomeram por atração eletrostática, diminuindo a área útil para o sensor”, elucida.

De acordo com ele, as nanopartículas metálicas possuem várias aplicações como sensores de moléculas. Nanoestruturas de ouro, por exemplo, têm sido utilizadas para detectar o novo coronavírus. “Duas das vacinas disponíveis usam os conceitos e técnicas da nanotecnologia para proteger o RNA por meio de nanopartículas lipídicas”, informa o Prof. Gomes, referindo-se às nanopartículas compostas de lipídios, que são óleos ou gorduras.

Imagem: desenho de um nanotubo de carbono e, abaixo, imagens de microscópio
Painel superior: Desenho esquemático do processo patenteado onde é usado microeletrodos em microchips de silício para decorar os nanotubos de carbono com nanopartículas de ouro. Painel inferior: Imagem de microscopia eletrônica mostrando os nanotubos suspensos entres os eletrodos de ouro e decorados com nanopartículas (pontos brilhantes). As barras tem tamanho de 200 nm (Imagem: Divulgação)

PARCERIA – A carta patente expedida pelo INPI traz ainda como autores o Prof. Stanislaw Moshkalev e a pesquisadora Raluca Savu, ambos da UNICAMP. A parceria com a universidade paulista funcionou como um alinhamento de interesses em pesquisa. “Aqui, na UFC, temos muita experiência com a espectroscopia Raman, uma técnica que pode estudar as nanoestruturas de carbono operando em um dispositivo. Não temos expertise com dispositivos, que é exatamente a do grupo do Prof. Moshkalev. Então, juntamos as duas expertises”, destaca o Prof. Antonio Gomes, que já pesquisa na área de nanociência e nanotecnologia desde o ano 2000, quando fazia doutorado.

O pedido da patente foi feito ainda em 2013 (em geral, o prazo para a expedição da carta patente pelo INPI é de 7 a 10 anos). De lá para cá, diversas técnicas com objetivos semelhantes foram propostas. “No entanto, não foram realizados muitos avanços usando um processo simultâneo, como o que foi desenvolvido pelo Prof. Valdenir. A tecnologia desenvolvida continua atual”, garante Gomes.

COMERCIALIZAÇÃO – Já existem trabalhos científicos que têm usado o invento como referência, mas este ainda não vem sendo utilizado de forma comercial. Segundo Gomes, é difícil prever quando a tecnologia será licenciada por alguma empresa e se, de fato, será. “Os próximos passos não dependem mais diretamente da equipe de pesquisa, e sim das empresas que eventualmente poderão utilizar o invento e dos escritórios de transferência de tecnologia”, aponta.

“Mas ficamos satisfeitos que o conhecimento que geramos está protegido e, caso venha a ser utilizado comercialmente, as instituições envolvidas irão receber royalties”, comemora o Prof. Gomes.

Fontes: Prof. Antonio Gomes, do Departamento de Física – e-mail: agsf@fisica.ufc.br; Prof. José Valdenir da Silveira, do Campus da UFC em Sobral – e-mail: jvaldenirs@fisica.ufc.br