Estudo de nano-partículas dopadas com Cs usando técnicas de Ressonância Magnética Nuclear de estado sólido.

• Processo: 25/09543-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: José Fabián Schneider
• Beneficiário: João Pedro Vilela Luz
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Empresa: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP)
• Vinculado ao auxílio: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I, AP.PCPE
• Assunto(s): Césio Nanopartículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Césio | Conductividade iónica | Nanopartículas | ressonância magnética nuclear em estado sólido | segregação superficial | Ressonância Magnética Nuclear em estado sólido

Resumo

O estudo da segregação de íons em interfaces de nanomateriais tem demonstrado a importância desse fenômeno termodinâmico espontâneo, tanto no controle da nanoestrutura como também nas propriedades. Como exemplos de aplicações que são fortemente dependentes do entendimento da segregação, podem ser citados catalisadores eficientes, baterias de íons Li de nova geração e materiais cerâmicos cristalinos nanométricos densos transparentes para impressão 3D. Uma ferramenta de análise que tem se mostrado imprescindível para o monitoramento da segregação é a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de sólidos. Trabalhos recentes em nanopartículas de TiO2 com adição de Li mostraram o potencial da RMN de 7Li para a determinação quantitativa da distribuição dos íons Li+ nas diferentes partes da nanoestrutura: superfície, contornos de grãos e bulk [1,2]. O propósito da adição de Li2O é o controle de tamanho das nanoestruturas, através da redução da energia superficial, mas este aditivo confere também alta condução iônica aos materiais produzidos, o que torna estes sistemas potencialmente interessantes para a tecnologia de baterias de estado sólido. Por outro lado, há pouco conhecimento da interação dos íons segregados com a camada de água, de escala molecular, naturalmente adsorvida na superfície dos óxidos e como a solubilidade destes íons afeta os mecanismos de transporte iônico. Ao mesmo tempo, não há informações de como é a mobilidade dos íons segregados uma vez que a água adsorvida é removida. Estas questões serão analisadas neste projeto considerando nanopartículas de TiO2 com adição de Cs2O, utilizando técnicas de RMN de 133Cs, 1H e polarização cruzada 1H-133Cs. O isótopo 133Cs será utilizado como sonda de RMN, devido à alta sensibilidade de sua interação de desvio químico ao ambiente químico/estrutural do núcleo, muito maior que no caso de 7Li. (AU)