Polímeros luminescentes são cotados para substituir telas de LCD
Uma das mais conhecidas propriedades dos polímeros – materiais que englobam os plásticos em geral – é a capacidade de isolamento elétrico, o que os torna amplamente usados para encapar fios, evitando choques e curtos-circuitos. Em meados dos anos 1970, uma descoberta feita por pesquisadores japoneses e norte-americanos veio mostrar que isso não vale para todos os tipos desses materiais. Alguns têm a habilidade de conduzir eletricidade e são cotados para substituir com vantagens as telas de TV e computadores em LCD ou plasma, além de poderem ser usados em transistores e células solares e outros dispositivos eletrônicos. Esses novos polímeros condutores de eletricidade fazem parte de uma linha de pesquisa de vários grupos no mundo, inclusive no Brasil com pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). Liderados pelo professor Adnei Melges de Andrade, do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP, eles integram o Grupo de Eletrônica Molecular (GEM).
Os pesquisadores trabalham principalmente com o Polymer Organic Light-Emitting (Pled) e o Organic Light-Emitting Diode (Oled), dois tipos de diodos emissores de luz (LED na sigla em inglês) diferentes dos comercializados hoje – produzidos com material semicondutor inorgânico – por serem orgânicos, porque compostos basicamente com moléculas de carbono. O grupo trabalha também no desenvolvimento de outros dispositivos, como transistores de filme fino, células solares orgânicas e sensores.
Apoiado por projetos de auxílio regular da FAPESP, o grupo avança no desenvolvimento dos novos dispositivos eletrônicos com material polimérico. “Agora não nos interessa somente que os dispositivos funcionem”, explica o professor Fernando Josepetti Fonseca, que também faz parte do GEM. “Isso é o mínimo e já fizemos no projeto anterior iniciado em março de 2004 e finalizado em fevereiro de 2006. Agora queremos saber quanto tempo eles funcionam e como podem ser mais eficientes, além de serem feitos de modo mais simples e barato.”
Nobel de Química - O trabalho do grupo da Poli só é possível devido a duas grandes descobertas científicas realizadas no final do século XX. Como acontece algumas vezes em ciência, a primeira delas ocorreu por acidente ou erro. Foi em 1976, no laboratório do pesquisador japonês Hideki Shirakawa, do Instituto de Tecnologia de Tóquio. Na tentativa de sintetizar o poliacetileno – um polímero simples formado por carbono e hidrogênio, que se apresenta na forma de um pó preto –, um estudante chinês de Shirakawa errou a “receita”. Como resultado, em vez do polímero desejado, produziu um lustroso filme prateado, brilhante como uma folha de alumínio. Buscando entender onde havia errado, o estudante verificou que tinha utilizado uma quantidade de catalisador (substância usada para acelerar reações químicas) mil vezes superior à necessária. Shirakawa guardou a película e mais tarde a apresentou para o químico norte-americano Alan MacDiarmid, da Universidade da Pensilvânia, que estava em visita ao Japão. Então Shirakawa foi convidado a fazer uma parceria, com Mac¬Diarmid e o físico norte-americano Alan Heeger. Trabalhando juntos, em 1977, os três verificaram que após a dopagem do poliacetileno com iodo o filme prateado flexível tornava-se uma folha metálica dourada, cuja condutividade elétrica era significativamente aumentada. Estavam descobertos os polímeros semicondutores, o que rendeu aos três pesquisadores o Prêmio Nobel de Química de 2000.
A segunda descoberta ocorreu em 1990, quando Jeremy Burroughes, Richard Friend e Donald Bradley, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, criaram o primeiro dispositivo com polímero semicondutor eletroluminescente, que emite luz ao receber uma carga elétrica. Mais especificamente, eles notaram que determinadas estruturas de polímeros semicondutores poderiam ser montadas de forma a tornar possível a emissão de luz. Criavam-se, assim, os diodos emissores de luz orgânicos, os Oleds, que estão sendo incorporados a telas de TV e de computadores, além de displays em dispositivos portáteis como celulares.
No laboratório da Poli, os pesquisadores não produzem polímeros, eles desenvolvem os dispositivos. “Nós os recebemos de instituições acadêmicas que colaboram conosco”, explica Fonseca. Entre os colaboradores estão a Universidade Federal do Paraná (UFPR), por meio do grupo da professora Leni Akcelrud; o Instituto de Química da USP, por intermédio da professora Neyde Yukie Murakami Iha; e o Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Poli-USP, com a professora Wang Shui Hui. “No âmbito da física e da fabricação de dispositivos, trabalhamos com o professor Luiz Pereira, do Departamento de Física da Universidade de Aveiro, de Portugal.” Com os polímeros eletroluminescentes que recebem eles fazem Pleds e Oleds. O grupo trabalha no desenvolvimento de transistores há dois anos. O grande diferencial em relação aos de silício é o custo menor de fabricação. Quanto às células solares orgânicas, as pesquisas estão na fase inicial.
Os maiores esforços do grupo de pesquisadores da USP estão direcionados nesse momento para o desenvolvimento dos dois diodos emissores de luz orgânicos. A diferença entre os dois tipos está no processo de fabricação e nos componentes de que são feitos. “Oleds é a designação geralmente dada aos LEDs orgânicos feitos a partir de pequenas moléculas”, explica o pesquisador Gerson dos Santos, integrante do grupo. “Os Pleds, por sua vez, são feitos a partir de cadeias poliméricas longas.” Apesar dessas diferenças, a expressão Oleds vem se tornando dominante no mundo para designar os dois tipos de LEDs orgânicos.
Fasesp - Evanildo da Silveira
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