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Âncora 1

Fotossíntese artificial - Solar fuels

A utilização da luz solar como fonte primária de energia é um dos grandes desafios científicos e tecnológicos atuais. A substituição dos combustíveis fósseis por fontes renováveis de energia é um pré-requisito fundamental para o desenvolvimento sustentável da sociedade. Na fotossíntese artificial, dispositivos moleculares e nanoestruturados são empregados para conversão de matérias-primas abundantes e de baixo conteúdo energético (H2O, CO2, resíduos de biomassa) em combustíveis limpos (H2) e espécies químicas de alto valor agregado. No processo, a energia luminosa é armazenda na forma de ligações químicas, formando um ciclo sustentável e ambientalmente correto. São os chamados solar fuels

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O LAFOT-CM atua no desenvolvimento de compostos de coordenação e óxidos semicondutores nanoestruturados para a aplicação em fotossíntese artificial. O trabalho envolve a síntese, caracterização espectroscópica e fotoeletroquímica e montagem de células fotoeletroquímicas (PECs) empregando sistemas híbridos. São desenvolvidos materiais e dispositivos para redução de CO2, fotoclivagem da água e valorização de resíduos de biomassa.

Redução de CO2

O COé um dos gases causadores do efeito estufa e tem se acumulado na atmosfera em razão da queima de combustíveis fósseis. No LAFOT-CM buscam-se sistemas capazes de converter o CO2 em susbstâncias químicas de interesse industrial a partir da energia solar

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Fotoclivagem da água

Uma das reações chave para a produção limpa de combustíveis envolve a quebra da molécula de H2O e geração de O2, além de prótons e elétrons. Estes últimos podem ser utilizados para produção de diversos combustíveis, como o H2 por exemplo. No LAFOT-CM são desenvolvidos materiais para empregos em células fotoeletroquímicas (PECs) capazes de mimetizar os organismos fotossíntéticos e realizar a fotoclivagem da água. 

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Valoração de biomassa

Como alternativa à reação de fotoclivagem da água, a fotorreforma de resíduos de biomassa é uma alternativa ambiental e economicamente atrativa para a conversão da energia solar em combustíveis. Além da produção de hidrogênio combustível, o processo permite a obtenção de compostos orgânicos de alto valor agregado. 

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Âncora 2

Remediação ambiental - Fotocatálise

Processos Oxidativos Avançados

A fotocatálise heterogênea é um processo extremamente versátil que pode ser aplicado para promover diversas reações de oxirredução de interesse ambiental tais como: fotodegradação de poluentes orgânicos e fotorredução de metais. O processo se baseia na ativação de um semicondutor por radiação solar que gera espécies radicalares altamente reativas. O LAFOT-CM desenvolve pesquisas no sentido de superar os principais desafios na área de fotocatálise ambiental: 1) Desenvolvimento de materiais semicondutores ativos sob radiação solar; 2) Desenvolvimento de materiais compósitos de modo a aumentar o desempenho da fotodegradação de poluentes; 3) Estudo dos mecanismos das reações fotocatalíticas.

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Superfícies fotoativas

Filmes nanoestruturados que apresentam simultaneamente propriedades fotocatalíticas e superhidrofílicas são promissores pois podem ser aplicados como recobrimentos “autolimpantes”. Um superfície recoberta com filmes fotoativos possuem a capacidade de inibir a atividade microbiana e degradar contaminantes orgânicos voláteis (COVs) na presença de luz. Adicionalmente, as superfícies tornam-se superhidrofílicas, assim a água escorre uniformemente por toda superfície (sem a formação de gotículas), garantindo a remoção dos resíduos de degradação. Os filmes fotoativos desenvolvidos no LAFOT-CM podem ser aplicados em diferentes superfícies (vítreas, metálicas e cerâmicas), em paredes e janelas expostas a radiação solar, em especial de laboratórios e hospitais. No LAFOT-CM atua no desenvolvimento de métodos simples e economicamente viáveis (layer-by-layer technique) e na preparação dede compósitos (e.g. TiO2/WO3) de modo a aprimorar a atividade fotocatalítica e a superhidrofilicidade da superfície. Veja abaixo uma animação feita por nossos alunos sobre a deposição dos filmes fotoativos e sobre o mecanismo de ação sob irradiação

As propriedades superhidrofílicas são avaliadas por medidas de ângulo de contato:

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 Registro INPI: BR1020140157751

Âncora 3
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Compostos de Coordenação

Processos Fotoinduzidos

A interação da luz com as moléculas é um fenômeno fascinante e inspirador. Os efeitos desta interação podem ser dos mais variados, desde de processos fotofísicos como a simples geração de calor até a emissão de fótons na região do visível (luminescência) ou processos fotoquímicos em que transformações químicas são promovidas. Existe grande interesse em entender melhor cada um desses processos e a partir daí propor aplicações em diferentes campos. No LAFOT-CM as propriedades fotoquímicas e fotofísicas de compostos de coordenação são estudadas por diferentes técnicas espectroscópicas e correlacionadas com a estrutura de cada espécie. Atenção especial é dada a complexos de íons metálicos com configuração d6, como Ru(II), Re(I) e Ir(III).

Compostos bioativos

Fármacos baseados em metais de transição têm sido indispensáveis para o tratamento do câncer e outras doenças, mas claramente há muito a ser explorado no que tange ao entendimento dos mecanismos de ação associados aos mesmos, desenvolvimento de moléculas com efeitos adversos atenuados bem como ampliação do espectro de atuação das mesmas. Neste sentido o foco principal de nossa pesquisa envolve o desenvolvimento de potenciais novos fármacos contendo como íon central o Ru(II) usualmente coordenado a ligantes com propriedades farmacológicas. Após completa caracterização dos compostos e estudo envolvendo estabilidade, interação com biomoléculas e propriedades redox os mesmos são submetidos a ensaios in vitro buscando avaliar a capacidade dos mesmos inibirem o crescimento das células de câncer e/ou dos parasitas associados às doenças tropicais negligenciadas (DTNS).

Simulações Computacionais

Previsão e avaliação de propriedades de sistemas moleculares nos estados fundamental e ou excitado, solvatados ou não, empregando métodos da mecânica quântica, sobretudo os baseados na Teoria do Funcional de Densidade (DFT) e sua variante dependente do tempo.

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