Desenho e controle de padrões eletroquímicos auto-organizados

• Processo: 16/01817-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2022
• 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
• Auxílio(s) vinculado(s): 18/21619-2 - Engenharia de materiais nanoestruturados auto-organizados pelo controle da dinâmica química não-linear, AP.R SPRINT; 17/00089-2 - EMU concedido no processo 16/01817-9: elipso-microscópio para imageamento superficial, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/12632-5 - Estudo da emergência de oscilações de potencial em baterias de íon lítio por simulação computacional, BP.DD; 20/09601-0 - Crescimento de materiais auto-organizados via um mecanismo foto-interruptor, BP.MS; 19/18847-6 - Síntese eletroquímica de amônia a partir da redução de nitrato em óxidos metálicos: uma investigação in operando, BP.DD; + mais bolsas vinculadas 19/22202-0 - Preparo e caracterização de eletrodepósitos nanoestruturados de Cu/Sn formados por controle de potencial retroalimentado, BP.IC; 19/08244-2 - Síntese de nanofios para aplicação na reação de redução de dióxido de carbono, BP.DR; 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; 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Auto-Organização | cinética química | Dinâmica não-linear | Eletroquímica | Físico-química | Sistemas Complexos | Cinética Química e Eletroquímica

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)

Publicações científicas

(18)

(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)

CALDERON-CARDENAS, ALFREDO; PAREDES-SALAZAR, ENRIQUE A.; MUJICA-MARTINEZ, CESAR A.; NAGAO, RAPHAEL; VARELA, HAMILTON. Thorough Analysis of the Effect of Temperature on the Electro-Oxidation of Formic Acid. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 44, SI, p. 24259-24270, NOV 5 2020. (13/16930-7, 16/01817-9, 17/11986-5)

GALUPPO, CAROLINA; ALVARENGA, JAQUELINE; QUEIROZ, ADRIANA C.; MESSIAS, IGOR; NAGAO, RAPHAEL; ABBEHAUSEN, CAMILLA. The electrosynthesis of gold(I) complexes: A clean, one-pot method. Electrochemistry Communications, v. 110, JAN 2020. (17/12719-0, 16/01817-9, 17/11986-5)

DOS SANTOS, CAIO G. P.; MACHADO, EDUARDO G.; KISS, ISTVAN Z.; NAGAO, RAPHAEL. Investigation of the Oscillatory Electrodissolution of the Nickel-Iron Alloy. Journal of Physical Chemistry C, v. 123, n. 39, p. 24087-24094, OCT 3 2019. (18/21619-2, 16/01817-9, 17/11986-5)

MENEZES, LAURA; PARMA, EDUARDO; MACHADO, EDUARDO G.; NAGAO, RAPHAEL. Quasiperiodic behavior in the electrodeposition of Cu/Sn multilayers: extraction of activation energies and wavelet analysis. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 21, n. 37, p. 21057-21063, OCT 7 2019. (16/01817-9, 17/11986-5)

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. (17/00089-2, 16/01817-9, 13/07296-2, 16/14758-0, 16/22262-5, 14/23916-3)

QUEIROZ, ADRIANA C.; SOUZA, MAYKON L.; CAMILO, MARIANA R.; SILVA, WANDERSON O.; CANTANE, DANIEL A.; MESSIAS, IGOR; PINTO, MARIA R.; NAGAO, RAPHAEL; LIMA, FABIO H. B.. Electrochemical Mass Spectrometry: Evolution of the Cell Setup for On-Line Investigation of Products and Screening of Electrocatalysts for Carbon Dioxide Reduction. CHEMELECTROCHEM, v. 9, n. 12, p. 15-pg., 2022-05-23. (20/15230-5, 18/10415-7, 19/22183-6, 09/07629-6, 16/13323-0, 17/11986-5, 16/01817-9, 14/26699-3, 19/08244-2)

RODRIGUES, CAIO DA S.; DOS SANTOS, CAIO G. P.; DE MIRANDA, RENAN C. C.; PARMA, EDUARDO; VARELA, HAMILTON; NAGAO, RAPHAEL. A numerical investigation of the effect of external resistance and applied potential on the distribution of periodicity and chaos in the anodic dissolution of nickel. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 38, p. 12-pg., 2020-10-14. (19/03273-4, 16/01817-9, 19/22202-0, 13/16930-7)

DA SILVA, KALINE NASCIMENTO; NAGAO, RAPHAEL; SITTA, ELTON. Oscillatory ethylene glycol electrooxidation reaction on Pt in alkaline media: The effect of surface orientation. Electrochimica Acta, v. 360, p. 8-pg., 2020-11-10. (16/01817-9, 13/07296-2, 16/14758-0)

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. (17/05592-4, 17/22387-5, 16/01817-9, 17/11986-5)

PINTO, MARIA R.; COSTA, GABRIEL F.; MACHADO, EDUARDO G.; NAGAO, RAPHAEL. Self-Organization in Electrochemical Synthesis as a Methodology towards New Materials. CHEMELECTROCHEM, v. 7, n. 14, MAY 2020. (17/11986-5, 19/08244-2, 16/01817-9, 19/17170-2, 19/18847-6)

CALDERON-CARDENAS, ALFREDO; PAREDES-SALAZAR, ENRIQUE A.; MUJICA-MARTINEZ, CESAR A.; NAGAO, RAPHAEL; VARELA, HAMILTON. Thorough Analysis of the Effect of Temperature on the Electro-Oxidation of Formic Acid. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 44, p. 12-pg., 2020-11-05. (16/01817-9, 17/11986-5, 13/16930-7)

PINTO, MARIA R.; COSTA, GABRIEL F.; MACHADO, EDUARDO G.; NAGAO, RAPHAEL. Self-Organization in Electrochemical Synthesis as a Methodology towards New Materials. CHEMELECTROCHEM, v. N/A, p. 3-pg., 2020-06-22. (19/17170-2, 19/18847-6, 19/08244-2, 17/11986-5, 16/01817-9)

PINTO, MARIA R.; PEREIRA, GUILHERME B.; QUEIROZ, ADRIANA C.; NAGAO, RAPHAEL. Influence of the Ligands in Cu(II) Complexes on the Oscillatory Electrodeposition of Cu/Cu2O. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 23, p. 12559-12568, JUN 11 2020. (19/08244-2, 16/01817-9, 17/11986-5)

PARMA, EDUARDO; COSTA, GABRIEL F.; NAGAO, RAPHAEL. Modeling Li-Ion Battery Voltage Oscillations and the Impact of Exchange Current Density on Oscillation Properties. Journal of Physical Chemistry C, v. 126, n. 29, p. 7-pg., 2022-07-14. (16/01817-9, 20/12632-5, 19/18847-6, 21/08868-6, 17/11986-5)

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. (17/05592-4, 16/22262-5, 16/01817-9, 13/07296-2, 17/11835-7)

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. (16/22262-5, 16/01817-9)

EDUARDO PARMA; LAURA MENEZES; SIDNEI A. BALDIN; RAPHAEL NAGAO. Desenvolvimento de software e interface para o controle por retroalimentação atrasada em sistemas eletroquímicos. Química Nova, v. 44, n. 6, p. 755-759, 2021-08-11. (16/01817-9, 19/22202-0, 17/11986-5, 18/21619-2)

MACHADO, EDUARDO G.; MARCHEZI, PAULO E.; THEREZIO, ERALCI M.; GERMINO, JOSE CARLOS; SZOSTAK, RODRIGO; DE BRITO, CAIQUE S.; GOBATO, YARA G.; PEREIRA, ERNESTO C.; TONEY, MICHAEL F.; NAGAO, RAPHAEL; et al. Light-induced halide segregation in perovskites with wrinkled morphology. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 71, p. 6-pg., 2022-04-19. (17/11986-5, 13/07296-2, 17/00089-2, 19/23488-5, 14/50249-8, 16/01817-9, 17/12582-5)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa