• Total de projetos de pesquisa (6)
  
  1. 2023-Atual. Fotovoltaica do Futuro: Nanomateriais para células solares de perovskitas eficientes e duráveis
     Descrição: A geração fotovoltaica de energia elétrica é uma das estratégias chave para a descarbonização da matriz energética mundial. Atualmente dispositivos fotovoltaicos baseados em silício são responsáveis por cerca de 90% da geração de energia solar no mundo. No entanto, em 2009 surgiu uma classe de dispositivos fotovoltaicos, as células solares de perovskitas. O interesse da comunidade fotovoltaica no desenvolvimento destes dispositivos tem sido imenso pois eles combinam a fácil processabilidade e baixo custo das peroviskitas com alta eficiência de conversão. Porém, tais dispositivos ainda apresentam algumas limitações principalmente em termos de estabilidade. Esse projeto insere-se nesta área de pesquisa e tem dois principais objetivos: (i) preparar células solares de perovskitas e estudar os mecanismos de transporte de carga e difusão de íons nos materiais, buscando compreender as razões que levam a diminuição de eficiência e durabilidade. As informações obtidas com estas investigações serão usadas para o (ii) desenvolvimento de novos materiais para a confecção de dispositivos mais estáveis e eficientes ? tanto para proteger a camada ativa absorvedora como camadas de acessórias (transportadoras de elétrons e buracos). Estes dois objetivos serão atacados por uma equipe multidisciplinar com diversas habilidades complementares que permitirão a produção dos dispositivos e estudo por técnicas avançadas de caracterização elétrica, fotofísica e estrutural, bem como com a modelagem computacional utilizando métodos quânticos, que fornecerá informações importantes, principalmente sobre as direções a serem seguidas, usando abordagens de machine learning e inteligência artificial.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Integrante / BROCHSZTAIN, SERGIO - Integrante / Gustavo Dalpian - Integrante / SOUZA, J. A. - Integrante / TOFANELLO, A. - Integrante / ANDRE SANTAROSA FERLAUTO - Coordenador / andre sarto polo - Integrante / Daniel Zanetti de Florio - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  2. 2023-Atual. EMU Científico: Aquisição de um espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear 600 MHz heteronuclear para caracterização estrutural, dinâmica de biomoléculas/nanomateriais e informação quântica - uma estrutura multiusuário
     Descrição: A espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é uma metodologia que reúne uma grande variedade de técnicas que podem ser utilizadas para inúmeras aplicações em ciência básica, aplicada e no desenvolvimento tecnológico. Por exemplo, existem técnicas de altíssima resolução e correlação para a determinação de estruturas complexas como compostos moleculares de fontes naturais (plantas, microorganismos, organismos marinhos etc), macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos etc), compostos sintéticos, nanopartículas e materiais avançados. Além disso, com essa técnica, torna-se possível obter resolução espectroscópica e temporal para determinar a dinâmica de espécies livres em eletrólitos ou em nanopartículas. Também pode-se manipular um ensemble de spins para aplicações diversas em informação quântica e demonstrar-se fundamentos de um computador quântico. Dessa forma, solicitamos neste projeto um espectrômetro de RMN operando a 600 MHz (14,04 T), com características únicas no estado de São Paulo, com sondas de estado líquido e estado sólido, três canais, e controle de temperatura para experimentos em três grandes áreas: caracterização estrutural e dinâmica de biomoléculas, nanomateriais e informação quântica. Podemos destacar funcionalidades pouco convencionais, como altíssima rotação em ângulo mágico, experimentos em gradiente de campo e coerência quântica em três canais com altíssima fidelidade (incluindo-se experimentos 1H-19F-X), com detecção simultânea multicanais e controle de temperatura amplo (-150oC até 150oC em estado líquido e -40oC até 80oC em estado sólido). É importante destacarmos que mesmo com menos de duas décadas de existência, a Universidade Federal do ABC (UFABC) já apresenta uma excelente produtividade científica. Parte deste feito se deve ao equipamento de RMN da instituição - um espectrômetro Varian 500 MHz, com campo magnético de 11.7 T, contendo dois canais (bandas X e H/F). Este equipamento, mesmo com funcionalidades muito aquém do solicitado, tem sido utilizado em sua plenitude pela instituição desde sua instalação. No entanto, por ser o único equipamento da instituição e por ser utilizado em muitos campos de pesquisa, o mesmo encontra-se totalmente sobrecarregado. Além disso, o equipamento tem mais de quinze anos de sua fabricação o que acarreta em dificuldades de manutenção (a saber, a Varian foi adquirida pela Agilent que por sua vez encerrou assistência de fábrica aos equipamentos de RMN). Portanto, com esta infraestrutura com características únicas no estado de São Paulo, a ser disponibilizada não somente para a UFABC mas para toda a comunidade científica do estado, a UFABC poderá popularizar o acesso às técnicas de RMN e se estabelecer como mais um centro de excelência em pesquisa avançada nucleado no ABC paulista favorecendo a formação de recursos humanos de alto nível e colaborando com o desenvolvimento científico e tecnológico do estado e do país. Esta proposta é estruturada por uma comunidade de pesquisadores já consolidados nas metodologias por RMN, por uma equipe científica experiente em gestão de equipamentos multiusuário e de projetos de pesquisa de grande amplitude, e por uma instituição sede que tem tradição em gestão de equipamentos multiusuário e condições de manter essa infraestrutura.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Coordenador / RETTORI, CARLOS - Integrante / alvaro takeo omori - Integrante / Luana Sucupira Pedroza - Integrante / Rodrigo Luiz Oliveira Rodrigues Cunha - Integrante / andre sarto polo - Integrante / andre gustavo tempone cardoso - Integrante / Amedea Barozzi Seabra - Integrante / Fabiano Eduardo Marques Cezario - Integrante / João Henrique Ghilardi Lago - Integrante / Lucas Almeida Miranda Barreto - Integrante / Roberto Menezes Serra - Integrante / Roosevelt Droppa Junior - Integrante / Sérgio Brochsztain - Integrante / Lilian Watarai - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  3. 2022-Atual. Desenvolvimento de nanocompósitos com upconversion e luminescência persistente: dos fundamentos às aplicações em armazenamento e conversão de energia
     Descrição: Em virtude de funcionalidades específicas como luminescência persistente, separação fotoinduzida de cargas e amplificação/transmissão de luz, nanocompósitos dopados com lantanídeos mostram perspectivas promissoras na detecção de gases, ótica-eletrônica, imagens por upconversion e armazenamento de energia. A melhoria dessas aplicações requer entendimento do ambiente químico, estrutura eletrônica, passivação de superfície, engenharia de defeitos e mecanismos de migração de energia. Propomos a elaboração de novos nanocompósitos fotônicos à base de vidros e polímeros contendo perovskitas persistentes de terras raras e nanopartículas para conversão ascendente de energia. Exploraremos assim as propriedades mecânicas, estabilidade química, transparência e processabilidade de materiais vítreos e poliméricos em combinação com as propriedades fotônicas únicas das perovskitas, fluoretos e óxidos. A investigação da sinergia partícula/matriz será multidisciplinar e compreende a síntese controlada, caracterização estrutural/óptica avançada e estudos teóricos. O cerne desta proposta é estruturar um grupo de jovens pesquisadores com formação complementar para que possamos correlacionar estrutura, interfaces e propriedades ópticas para projetar materiais fotônicos com melhor desempenho. Os objetivos envolvem o estudo de propriedades espectroscópicas fundamentais e mecanismos de upconversion e luminescência persistente nesses compósitos. Propomos ainda a aplicação de métodos avançados de RMN em sólidos para descrever as interações de curto e médio alcance nos materiais. Os mecanismos de transferência fotoinduzida de cargas serão investigados por teoria funcional de densidade dependente do tempo (TD-DFT). Finalmente, as aplicações serão buscadas pelo pós-processamento dos materiais selecionados por crescimento in-situ através de processamentos a laser.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Integrante / Danilo Manzani - Coordenador / Marcos de Oliveira Junior - Integrante / Lucas Carvalho Veloso Rodrigues - Integrante / Paulo Cesar de Sousa Filho - Integrante / Juliana Mara Pinto de Almeida - Integrante. Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  4. 2021-Atual. Investigation of naphthalenediimide and phenothiazine derivatives as photoinduced charge separation junctions
     Descrição: Phenothiazine derivatives present low oxidation potentials and oxidized species with high stability, entitling them as good pi-electron donors. Naphtalenediimide (NDI) is an efficient electron acceptor due to their high electron affinity while ambient air stable. NDI can be easily synthesized with siloxyl goups permitting the fabrication of silicate films and mesoporous materials using sol-gel chemistry. We have investigated pi-stacked junctions of bis-triethoxysilylpropyl-Naphthalenediimide (NDI-silane) with Methylene Blue [3,7-Bis(di-methylamino) phenothiazin-5-ium chloride, MB], phenothiazine tert-butyl [3,7-di-t-butylphenothiazine, TBP], and their 1,10?-dimers (MB-DI and TBP-DI, respectively) using Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) with the optimally tuned range separated hybrid (OT-RSH) functional. From simple designing rules, as ionization potential matches, we note that the junction TBP-NDI-silane is quite promising. It shows correct alignment between the ionization energy of the donor with the electron affinity of the acceptor. It also demonstrates the first two excited states with strong charge transfer character. These transitions are at ?sunlight accessible?, at 1.46 and 2.84 eV, with non negligible oscillator strengths, 0.015 and 0.020, respectively. In this project we propose to investigate the influence of a heterogeneous environment in TBP-NDI-silane thin films with respect to the optical properties and photoinduced charge transfer efficiency.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Coordenador / Renan Gabriel de Assis - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Bolsa.Número de orientações: 1
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  5. 2021-Atual. Design, synthesis and characterization of molecular systems for light harvesting and charge separation
     Descrição: Efficient light absorption and charge separation in molecular systems are crucial events in organic photovoltaic devices and photo-induced reactions, often performed by associations of electron donor (D) and acceptor (A) molecular units. We aim to build an interdisciplinary research team focused on the development and understanding of charge separating molecular systems using experimental and theoretical approaches. Based on density functional theory (DFT) calculations and time-dependent (TD) DFT, we propose D-A molecular associations active as charge separation systems. We will also synthesize these molecular systems, prepare solid state heterojunctions (interpenetrating networks) and guest-host structures in mesoporous (organo) silicates. The structural properties of the materials will be characterized by, mainly, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and their electronic properties by (eletro)optical characterization methods. We aim to obtain designed D-A molecular systems that are chemically flexible (from the perspective of synthesis and structural manipulation) with high charge separation efficiency, as well as to understand the mechanisms that drive such charge separation.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) . Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Coordenador / Stephan Kümmel - Integrante / BROCHSZTAIN, SERGIO - Integrante / POLO, ANDRÉ S. - Integrante / alvaro takeo omori - Integrante / Luana Sucupira Pedroza - Integrante. Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  6. 2020-2020. Charge transfer mechanisms in light converting systems from Time Dependent Density Functional Theory
     Descrição: We aim to investigate light converting mechanisms in both artificial and nature systems. Donor-acceptor materials that can be used in organic solar cells and bacteriochlorophyll complexes from photosynthetic bacteria will be studied using Time Dependent Density Functional Theory. An important aspect of our work is the use of approximations that are capable of correctly treating charge transfer excitations. We combine those with an appropriate treatment of intermolecular interactions and long range dielectric screening coming from solvation effects. Our long term aim is to contribute to the development of materials that can efficiently convert light to other useful forms of energy.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: Thiago Branquinho de Queiroz - Coordenador / KÜMMEL, STEPHAN - Integrante. Financiador(es): Universität Bayreuth - Bolsa.
     Membro: Thiago Branquinho de Queiroz.
  
  

Prêmios e títulos