05/04/2018

41ª RA: A fotocatálise premiada de Carlos Moyses Araujo

Jovem pesquisador radicado na Suécia utiliza modelos computacionais para compreender reações químicas de fotocatalisadores

Carlos Moyses Araujo trocou o sol da Bahia pelos ares suecos depois de concluir seu mestrado na UFBA. Físico de materiais, foi fazer doutorado em física da matéria condensada na Universidade de Uppsala, próximo a Estocolmo. Depois de períodos de pós-doc fora, voltou a Uppsala, onde leciona na faculdade de Ciência dos Materiais e coordena um grupo de pesquisa que estuda materiais relevantes para o setor de energia. Ele fará conferência na 41ª Reunião Anual da SBQ, a ser realizada de 21 a 24 de maio, em Foz do Iguaçu, como convidado da Divisão de Química de Materiais.

Professor Carlos Moyses Araujo (Universidade de Uppsala): "O desenvolvimento desses fotocatalisadores é inspirado nos processos de fotossíntese que acontecem em plantas e algas. O meu grupo de pesquisa utiliza ferramentas teóricas, resolvendo problemas de mecânica quântica e implementando simulações de dinâmica molecular, para entender a física desses fotocatalisadores e também os mecanismos das reações químicas."

"Minha conferência será relacionada ao estudo de fotocatalisadores que são necessários para a conversão de energia solar em energia química", disse Moyses ao Boletim SBQ. Desde 2013, quando assumiu seu grupo de pesquisas independente, o pesquisador tem focado seus trabalhos em três linhas: Operando Spectroscopy, Energy Storage Materials e Photo-Electro-Catalysis. Nestas linhas de pesquisa, ele combina simulações de Dinâmica Molecular e Monte Carlo com cálculos de primeiros princípios para desenvolver materiais de alto rendimento para geração de energia limpa. Seu trabalho foi recentemente reconhecido nos prêmios Benzelius (da Royal Society of Sciences em Uppsala), Ångstrom (da Universidade de Uppsala) e Bjurzon's, o prêmio mais alto para tese de doutorado na universidade.

"Por meio de cálculos computacionais, o Prof. Moyses tem dado contribuições importantes para o entendimento de reações de transferências de elétrons acopladas com prótons em meio líquido, de reações de inserção de lítio em baterias e de reações de evolução de hidrogênio a partir da interação entre a injeção de elétrons e da termodinâmica de adsorção de hidrogênio em semimetais e semicondutores", explica a professora Célia Machado Ronconi (UFF), diretora da DQM. "Sua palestra tem muito a acrescentar para a Reunião Anual, visto que irá abordar assuntos de impacto mundial como o tema Energia, em especial o emprego de métodos computacionais para o desenvolvimento racional de materiais com alta performance para o armazenamento de energia."

O professor Moyses desenvolveu trabalhos no Centro de Pesquisa de Fronteiras Energéticas (EFRC) financiado pelo Departamento de Energia dos EUA e coordenado pela General Electric Company (GE). Sua expertise na área de materiais energéticos foi crucial para o desenvolvimento de um novo sistema de armazenamento de energia, o qual envolveu também a Universidade de Stanford, o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, a Universidade da Califórnia - Berkeley e a GE.

"Para mim é uma grande alegria proferir essa palestra na 41ª RA. É uma grande oportunidade para apresentar os resultados obtidos no meu grupo de pesquisa para a comunidade científica brasileira, bem como de estabelecer novas colaborações com pesquisadores brasileiros", afirmou Moyses.

Além de sua conferência, a DQM preparou para a 41ª RA uma série de atividades: em conjunto com a divisão de Catálise e a Associação Brasileira das Indústrias Química (ABIQUIM) traz o workshop "Academia e Indústria em Busca da Inovação Tecnológica". Segundo a professora Célia, este workshop tem como objetivo "integrar representantes da academia e da indústria para divulgar a produção acadêmica referente às temáticas de pesquisa e desenvolvimento e contextualizar os desafios da indústria para a inovação, já que existe uma aparente lacuna entre o que a Academia produz e o que as Indústrias Químicas esperam ou mesmo o mercado demanda".

A DQM promoverá também, junto com as Divisões de Química Inorgânica, Eletroquímica e Eletroanalítica e Química Analítica a Sessão Temática "Energia: uma abordagem multidisciplinar". Nesta sessão pretende-se fazer um breve histórico das pesquisas no tema do ponto de vista multidisciplinar e apresentar as propostas mais recentes na busca por formas alternativas de energia. A DQM organizou ainda o minicurso sobre "Métodos espectroscópicos avançados aplicados ao estudo de materiais" que será ministrado pela Profa. Dra. Maria Luiza Rocco Duarte Pereira - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

O professor Carlos Moyses Araujo concedeu a seguinte entrevista ao Boletim SBQ:

Sobre o que será sua conferência?
Minha conferência será relacionada ao estudo de fotocatalisadores que são necessários para a conversão de energia solar em energia química. O desenvolvimento desses catalisadores é inspirado nos processos de fotossíntese que acontecem em plantas e algas. O meu grupo de pesquisa utiliza ferramentas teóricas, resolvendo problemas de mecânica quântica e implementando simulações de dinâmica molecular, para entender a física desses fotocatalisadores e também os mecanismos das reações químicas.

O senhor tem uma sólida carreira internacional. Como foi seu processo de abrir portas para fazer ciência no exterior?
Após o término do meu mestrado na Universidade Federal da Bahia eu mudei para a Suécia para fazer o doutorado na Universidade de Uppsala. Desde então estou desenvolvendo minha carreira no exterior. Depois de finalizar o doutorado eu fiz um estágio de pós-doutorado no Instituto Real de Tecnologia Sueco (KTH) que fica em Estocolmo e depois eu mudei para os Estados Unidos para fazer um pós-doutorado na Universidade Yale. Essas atividades foram muito importantes para solidificar meus conhecimentos na minha área de pesquisa e estabelecer rede de colaboração internacional. Eu recebi também alguns prêmios e bolsas de estudos que são considerados de prestígio no cenário internacional. Tudo isso foi necessário para abrir as portas para uma carreira internacional. Depois dos Estados Unidos eu recebi uma proposta para retornar para a Suécia e logo depois eu recebi um grant do governo Sueco para estabelecer um grupo de pesquisa independente na Universidade de Uppsala. Isso é o que eu estou desenvolvendo nos últimos quatro anos.

Poderia descrever brevemente seu grupo de pesquisa e uma conquista recente?
Meu grupo de pesquisa é composto hoje por quatro estudantes de doutorado e um pesquisador que está fazendo pós-doutorado. Nós concentramos nossos estudos em materiais relevantes para energias renováveis e limpas. Além do trabalho em fotocatálise que mencionei, temos também atividades em materiais para eletrodos de baterias. Temos interesse em baterias com alta densidade de energia para carros elétricos e baterias orgânicas.

Um resultado recente importante foi o desenvolvimento de um novo fotocatalisador a base de polímeros. Esse trabalho foi desenvolvido com colaboradores do departamento de química da Universidade de Uppsala. Os resultados foram publicados em um periódico de grande prestígio, Energy and Environmental Science (índice de impacto 29.5).

Outro estudo que consideramos importante contribuiu para entender o mecanismo da reação de produção de moléculas de hidrogênio que utiliza catalisadores bidimensionais de MoS2. Este trabalho foi desenvolvido em colaboração com pesquisadores da Universidade Yale e foi publicado esse ano no Advanced Materials, que também é um periódico de grande prestígio na área de ciências de materiais.


Cinco artigos relevantes

“Revealing the contribution of individual factors to hydrogen evolution reaction catalytic activity”, Y. Zhou, J.L. Silva, J.M. Woods, Q. Feng, Z. Liang, W. Liu, L. Lin, B. Deng, B. Brena, F. Xia, H. Peng, Z. Liu, H. Wang, C. M. Araujo, J. J. Cha, Advanced Materials 2018 (Acepted).

“An experimental and theoretical study of an efficient polymer nano-photocatalyst for hydrogen evolution”, P. B. Pati, G. Damas, L. Tian, D.L.A. Fernandes, L. Zhang, I.B. Pehlivan, T. Edvinsson, C.M. Araujo, H. Tian, Energy & Environmental Science 2017, 10, 1372-1376.

“Density Functional Theory Modeling the Interfacial Chemistry of the LiNO3 Additive for

Lithium–Sulfur Batteries by Means of Simulated Photoelectron Spectroscopy”, M. Ebadi, M. J. Lacey, D. Brandell, C.M. Araujo, J. Phys. Chem. 2017, 121, 23324.

“Highly Efficient and Robust Molecular Ruthenium Catalysts for Water Oxidation”, L. Duan, C.M. Araujo, M. Ahlquist, L. Sun, Proceedings of the National Academy of Sciences of USA (PNAS) 2012, 109, 15584.

“Fuel selection for regenerative organic fuel cell/flow battery: thermodynamics consideration”, C.M. Araujo, D.L. Simone, S.J. Konezny, A. Shim, R.H. Crabtree, G.L. Soloveichik, V.S. Batista, Energy & Environmental Science 2012, 5, 9534.

A programação completa do workshop "Academia e Indústria em busca de inovação tecnológica" pode ser acessada no link: http://www.sbq.org.br/41ra/pagina/workshops.php

As inscrições para o workshop vão até o dia 12/05/2018 e devem ser feitas diretamente no e-mail cmronconi@icloud.com

As demais atividades promovidas pela DQM durante a 41a RA da SBQ podem ser acessadas no link: http://www.sbq.org.br/materiais/noticia/confira-atividades-programadas-da-dqm-na-41a-rasbq


Texto: Mario Henrique Viana (Assessoria de Imprensa da SBQ)