Projetos em andamento
Auxílio à pesquisa (vigentes)
Projeto Regular da FAPESP: “Caracterização Estrutural e Eletrônica de Moléculas Biogênicas Emitidas pela Flora Amazônica”. Agência financiadora: FAPESP. Coordenador: Kaline Coutinho (Proc. FAPESP: 2021/09016-3). Vigência: 10/2021 a 09/2023.
Projeto para colaboração internacional Brasil/Suécia CAPES/STINT: “Functioning mechanisms of nanosystems for artificial photosynthesis”. Agência financiadora: CAPES. Coordenador: Kaline Coutinho (Proc. CAPES: 88881.465526/2019-01). Vigência: 04/2020 a 12/2022.
Resumo do projeto
Uma solução sustentável promissora para a coleta e utilização de energia solar é a produção de combustíveis solares por meio da fotossíntese artificial. Uma rota seguida pela comunidade científica para atingir esse objetivo combina as propriedades físico-químicas de espécies moleculares e nanomateriais em uma abordagem supramolecular para projetar novos nanomateriais e nanosistemas híbridos baseados em metais de transição e complexos de macrociclo aromático, como polipiridilos de rutênio, porfirinas metaladas e ftalocianinas. Eles exibem propriedades eletrônicas e fotoeletrocatalíticas interessantes que podem ser associadas sinergicamente com nanopartículas de semicondutores de óxidos de metal de transição, como dióxido de titânio, óxido de ferro e óxido de zinco, a fim de gerar novos nanomateriais e nanosistemas híbridos fotossintéticos. No entanto, apesar da aparente simplicidade de tal abordagem, encontrar combinações adequadas com altos rendimentos quânticos de separação de carga fotoinduzida efetivamente acoplados a catalisadores redox multi-elétrons é um desafio bastante complexo. Muitos trabalhos foram publicados descrevendo avanços no campo, mas sistemas robustos e competitivos ainda não foram realizados. Acreditamos que o principal problema a ser superado é a falta de conhecimento mais aprofundado sobre a estrutura e os mecanismos de funcionamento dos nanossistemas fotossintéticos na escala atômica/molecular, principalmente na interface. Junções e interfaces estão no centro de materiais moleculares e híbridos funcionais, mas também podem representar barreiras prejudiciais aos processos de transferência de carga e energia e à atividade catalítica que pode ser completamente inibida por ligação e nanoestruturação inadequadas. Assim, a preparação de modelos moleculares e híbridos adequados, combinados com técnicas de ponta de alto desempenho para elucidar as microestruturas, é de extrema relevância. Duas dessas técnicas são PES, bem como espectroscopia RIXS em combinação com linhas de luz de radiação síncrotron (SR) de última geração, como aquelas já ou em breve disponíveis nas duas primeiras instalações SR suecas de quarta geração MAX IV e as instalações brasileiras SÍRIUS. Essas fontes síncrotron ultrabrilhantes abrem novos caminhos para o desenvolvimento de técnicas in-operando em condições mais realistas, como interfaces aquosas, enquanto permitem a sondagem direta da estrutura eletrônica de elementos específicos nos sistemas de interesse. PES e RIXS podem potencialmente permitir a investigação de dinâmica eletrônica, a distinção de conformadores e caracterização de espécies de vida curta, mas muito desenvolvimento crítico deve ser feito ainda. Além disso, a interpretação dos resultados experimentais exige simulações sofisticadas de dinâmica molecular, de preferência em uma abordagem integrada, onde os teóricos estão trabalhando em estreita colaboração com os experimentalistas.
Auxílio a bolsas para estudantes de Graduação, Mestrado, Doutorado e Pós-doc