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Desenho e controle de padrões eletroquímicos auto-organizados

Processo: 16/01817-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de outubro de 2016 - 30 de setembro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Raphael Nagao de Sousa
Beneficiário:Raphael Nagao de Sousa
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Auxílios(s) vinculado(s):18/21619-2 - Engenharia de Materiais nanoestruturados auto-organizados pelo controle da dinâmica química não-linear, AP.R
17/00089-2 - EMU concedido no processo 16/01817-9: elipso-microscópio para imageamento superficial, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):19/03273-4 - Cálculo do expoente de Lyapunov e período morfológico de séries temporais da dissolução oscilatória de níquel, BP.IC
19/03963-0 - Controle de nanoestruturas auto-organizadas induzidas pela isomerização geométrica de moléculas azobenzeno, BP.IC
17/22387-5 - Oscilações e multiestabilidade em reações orgânicas de relevância prebiótica, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 17/05592-4 - Resolução espaço-temporal de óxidos metálicos superficiais em osciladores eletroquímicos, BP.MS
17/11835-7 - Controle de nanoestruturas auto-organizadas de cobre em osciladores eletroquímicos mediante iluminação, BP.IC
16/22262-5 - Desenho e controle de padrões eletroquímicos auto-organizados, BP.JP - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Eletroquímica  Cinética química  Auto-organização  Sistemas complexos  Dinâmica não linear 

Resumo

Osciladores eletroquímicos são considerados sistemas-modelo singulares na mimetização do comportamento emergente encontrado de forma ubíqua na natureza. Esta complexidade, expressa em termos da formação espontânea de padrões auto-organizados afastados do equilíbrio termodinâmico, pode ser manipulada de forma precisa por técnicas desenvolvidas em engenharia de sincronização. Na prática, a aplicação de metodologias de controle e o desenho racional desta estruturação espacial têm sido fundamentados pelo ajuste exclusivo de parâmetros experimentais que afetam o sistema como um todo, abstendo-se de uma descrição físico-química detalhada. Este projeto, portanto, visa estabelecer relações entre a dinâmica não-linear com informações da cinética química molecular envolvida no fenômeno de auto-organização e, consequentemente, favorecer a obtenção seletiva de um padrão desejado mediante o conhecimento prévio dos aspectos mecanísticos reacionais. O sistema base a ser estudado será a distribuição de óxidos na superfície metálica durante a dissolução e deposição eletroquímica de metais de transição, respectivas ligas e, semicondutores. A resolução espaço-temporal será obtida pela extração de imagens superficiais da distribuição espacial dos óxidos metálicos via medidas elipsométricas (ellipso-microscopy for surface imaging, EMSI). As imagens serão comparadas simultaneamente com a variação global de corrente e potencial. Modelagem matemática e simulações numéricas baseadas em um tratamento determinístico serão conduzidas em paralelo aos experimentos com o intuito de aprofundar o entendimento da conexão entre a cinética da reação e a dinâmica eletroquímica auto-organizada. A abordagem do projeto é interdisciplinar o que favorece parcerias já estabelecidas no âmbito nacional e internacional. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Mestrado em Físico-Química com Bolsa da FAPESP 

Publicações científicas (4)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
KITAGAKI, BIANCA T.; PINTO, MARIA R.; QUEIROZ, ADRIANA C.; BREITKREITZ, MARCIA C.; ROSSI, FEDERICO; NAGAO, RAPHAEL. Multivariate statistical analysis of chemical and electrochemical oscillators for an accurate frequency selection. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 21, n. 30, p. 16423-16434, AUG 14 2019. Citações Web of Science: 0.
NAGAO, RAPHAEL; DE MIRANDA, RENAN C. C.; EPSTEIN, IRVING R.; DOLNIK, MILOS. Modulation of Turing Patterns in the CDIMA Reaction by Ultraviolet and Visible Light. Journal of Physical Chemistry A, v. 123, n. 5, p. 992-998, FEB 7 2019. Citações Web of Science: 0.
ROSPENDOWISKI, JULIA; PINTO, MARIA R.; HESSEL, CRISTIAN; SITTA, ELTON; NAGAO, RAPHAEL. Tuning Electrochemical Bistability by Surface Area Blocking in the Cathodic Deposition of Copper. ACS OMEGA, v. 3, n. 10, p. 13636-13646, OCT 2018. Citações Web of Science: 1.
DA SILVA, KALINE N.; NAGAO, RAPHAEL; SITTA, ELTON. Alkali Cation Effect During the Oscillatory Electroreduction of H2O2 on Pt. CHEMISTRYSELECT, v. 2, n. 35, p. 11713-11716, DEC 11 2017. Citações Web of Science: 0.

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