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Nanopartículas de diferentes naturezas e formas tem sido tema de intenso estudo devido as suas propriedades únicas, as quais diferenciam dos materiais de origem. Com dimensões da ordem de nanômetros, apresentam formas variadas, estando estas formas correlacionadas as suas propriedades químicas e físicas [1].
Especificamente, os elementos metálicos como Zn, V, Y, Ba, Cu e Nb são capazes de formar uma grande variedade de óxidos através de diversos métodos de síntese. Geralmente, as camadas d dos óxidos de metais de transição estão parcialmente preenchidos, enquanto as camadas s dos íons metálicos positivos estão sempre totalmente preenchidas por elétrons. Esta estrutura eletrônica única de óxidos metálicos determina as características metálicas, semicondutoras ou isolantes do material. Os óxidos de metais de transição têm transições eletrônicas reativas, altos valores de constante dielétrica, largura de banda aumentada e boas características elétricas [2]. Consequentemente, nanomateriais compostos por óxidos metálicos nanoestruturados exibem propriedades ópticas, optoeletrônicas, magnéticas, elétricas, mecânicas, térmicas, catalíticas e fotoquímicas únicas, que podem ser optimizadas com viés a aplicação tecnológica [2-5]. Adicionalmente, o preenchimento incompleto de suas camadas eletrônicas mais externas implica que um mesmo óxido seja encontrado em distintas formas, sendo classificados como óxidos polimorfos.

Por exemplo, nanocompósitos a base de ZnO têm sido amplamente utilizados na indústria e investigados em vários campos de aplicação, como optoeletrônica, biomedicina, agricultura, alimentos e cosméticos [6,7]. A ampla gama de aplicações se devem às as suas propriedades eletrônicas e estruturais. Além disso, os nanomateriais de ZnO podem ser projetados em várias morfologias, como nanopartículas, nanoagulhas, nanobastões, nanogaiolas, nanocombes e nanoflores [8].

Já nanopartículas de oxido de vanádio, V2O5, tem sido estudadas com ênfase a produção de dispositivos eletrocrômicos e como elemento ativo em dispositivos de armazenamento de energia [9].

Recentemente nanopartículas de óxido de nióbio Nb2O5 foram utilizadas como substrato ativo para SERS, destacando o corante azul de metileno MeB, violeta de metila MV e azul de metila MB [10. Os efeitos altamente amplificados no substrato semicondutor de Nb2O5 foram observados com o valore SERS EF aumentados em sete ordens de grandeza sob distintos comprimentos de onda.

Comportamento supercondutor também tem sido observado no composto óxido Y3Ba5Cu8O18 [11], o qual possui uma estrutura cristalina semelhante à do Y-123, com exceção do número de cadeias de CuO e planícies de CuO2, que excedem aquelas do Y123. Este último possui dois planos CuO2 e uma cadeia CuO, enquanto o composto Y358 possui cinco planos de CuO2 e três cadeias de CuO. Em seu estudo, o composto Y358 foi preparado pela técnica de reação em estado sólido e apresentou Tc = 102 K, valor de Tc mais alto obtido até agora para os compostos à base de Y.

Não menos importante tem sido o estudo teórico de nanoestruturas utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Esta é uma teoria exata na qual a densidade de carga eletrônica é a quantidade básica usada para determinar a propriedade do estado fundamental de um sistema quântico de muitos corpos [12]. Tal teoria é uma formulação alternativa da representação de Schrödinger da mecânica quântica e representa uma visão fundamental do avanço da aplicação da simulação computacional para ciência de materiais e nanossistemas em especial. Nas últimas décadas, a análise baseada em DFT mostrou um papel preditivo quantitativo e tem sido empregado com sucesso no estudo de moléculas, cristais e materiais nanoestruturados [13]. Cálculos DFT permitem investigar fenômenos em um nível atômico, escala dificilmente acessível por outras técnicas, surgindo como ferramenta fundamental para complementar as investigações experimentais abordando questões abertas relacionadas a nanomateriais e novos processos de design.

Neste projeto então, iremos nos concentrar na síntese de nanopartículas de óxidos metáli-
cos - ZnO, V2O5, NbO5 e YbaCuO via método sol gel [14–16]. As caracterizações estruturais
e vibracionais serão realizados por meio de análises de difração de raios X (XRD) e espec-
troscopia Raman. As propriedades eletrônicas serão estudadas via simulações computacionais
usando DFT.

Referencias

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of oxide nanomaterials. [S.l.]: John Wiley & Sons, 2007.
2 ASHIK, U.; KUDO, S.; HAYASHI, J.-i. An overview of metal oxide nanostructures.
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3 CHAVALI, M. S.; NIKOLOVA, M. P. Metal oxide nanoparticles and their applications in
nanotechnology. SN applied sciences, Springer, v. 1, n. 6, p. 607, 2019.
4 KUMAR, S.; BUKKITGAR, S. D.; SINGH, S.; PRATIBHA; SINGH, V.; REDDY, K. R.;
SHETTI, N. P.; REDDY, C. V.; SADHU, V.; NAVEEN, S. Electrochemical sensors and
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5 KANDASAMY, M.; SAHOO, S.; NAYAK, S. K.; CHAKRABORTY, B.; ROUT, C. S.
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6 RAHA, S.; AHMARUZZAMAN, M. Zno nanostructured materials and their potential
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7 SUBHAN, M. A.; NEOGI, N.; CHOUDHURY, K. P. Industrial manufacturing
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8 HAHN, Y.-B. Zinc oxide nanostructures and their applications. Korean Journal of
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9 HUANG, X.; RUI, X.; HNG, H. H.; YAN, Q. Vanadium pentoxide-based cathode
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10 SHAN, Y.; ZHENG, Z.; LIU, J.; YANG, Y.; LI, Z.; HUANG, Z.; JIANG, D. Niobium
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11 AYAŞ, A. O.; EKICIBIL, A.; ÇETIN, S. K.; COŞKUN, A.; ER, A. O.; UFUKTEPE,
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12 GIUSTINO, F. Materials modelling using density functional theory: properties and
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14 SILVA, D. L. da; MOREIRA, E. C.; DIAS, F. T.; VIEIRA, V. das N.; BRANDT,
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15 ETCHEVERRY, L. P.; FLORES, W. H.; SILVA, D. L. d.; MOREIRA, E. C. Annealing
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16 WANG, W.; CHEN, Q.; CUI, Q.; MA, J.; ZHANG, H. Preparation of c-axis oriented
yba2cu3o7 polycrystalline ceramics by sol–gel method. Physica C: Superconductivity and its
Applications, Elsevier, v. 511, p. 1–3, 2015.

A metodologia a ser utilizada será a seguinte:

i) Géis de óxidos metálicos serão produzidos via rota sol gel a partir da reação dos óxidos com precursores orgânicos no Laboratório de Supercondutividade da UFPEL;

ii) As nanopartículas produzidas serão depositados por impregnação ou "spin coating" sobre substratos de silício cristalino orientados na direção (100), Kapton e SnO2;

iii) Algumas das amostras depositadas sobre silício e SnO2 serão recozidas a diferentes temperaturas e tempos para estudo da evolução térmica dos óxidos, etapa que será também realizada no Laboratório de Supercondutividade da UFPEL ;

\noindent iv) Caracterização estrutural e vibracional das nanopartículas; a caracterização estrutural será realizada no Laboratório de Difração de Raios X da UNIPAMPA/Campus Bagé. Já a caracterização vibracional será realizada no Laboratório de Espectroscopia da UNIPAMPA/Campus Bagé.

\noindent v) Simulação Computacional via DFT. As mesmas serão realizadas na UFPEL e no centro Centros Nacionais de Processamento de Alto Desempenho (CENAPAD-UNICAMP).

Espera-se que este projeto de pesquisa gere como resultados publicação em periódicos científicos indexados da área. Da mesma forma, os dados obtidos neste estudo serão apresentados em eventos científicos como congressos e encontros da área. Adicionalmente, este trabalho servira como estudo de base para a aplicação destes materiais em distintas áreas da tecnologia atual.
Por fim, não menos importante, este projeto visa aprofundar a formação dos alunos participantes a partir da participação dos mesmos em todas as etapas do projeto,