Desenvolvimento de Vidros Óxidos Ópticos Guiado por Estrutura com o Emprego de Aprendizado de Máquina e Ressonância Magnética Nuclear no Estado Sólido

• Processo: 25/13921-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Edgar Dutra Zanotto
• Beneficiário: André Tamake Yoshioka
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros, AP.CEPID
• Assunto(s): Aprendizado computacional Estrutura Propriedades ópticas Ressonância magnética nuclear Vidro Materiais vitrocerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aprendizado de Máquina | Estrutura | Propriedades Ópticas | Ressonância Magnética Nuclear | vidros | Materiais vítreos

Resumo

Este projeto de mestrado tem como objetivo desenvolver e caracterizar novos vidros à base de óxidos com propriedades ópticas otimizadas, integrando o conhecimento atual sobre a estrutura vítrea, a caracterização físico-química e algoritmos de aprendizado de máquina (Machine Learning - ML). A ênfase será colocada no design racional de vidros à base de silicatos com baixo teor de sílica, focando especialmente em sistemas isentos de chumbo que incorporem ZnO, TiO¿ e Nb¿O¿ - óxidos frequentemente indicados por modelos de ML como promissores para melhorar o índice de refração, a transparência e a estabilidade térmica.Além do objetivo de desenvolver vidros ópticos de alto desempenho, o projeto também busca responder a uma questão científica fundamental: como óxidos intermediários (como o Nb¿O¿) se integram estruturalmente a redes vítreas de silicatos fortemente despolimerizadas e como seu ambiente local influencia a conectividade da rede como um todo e, consequentemente, as propriedades ópticas macroscópicas? Essas questões serão investigadas por meio de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) no estado sólido - com destaque para técnicas de RMN de ²¿Si com spinning no ângulo mágico (MAS) - e espectroscopia Raman, que em conjunto fornecem informações sobre o grau de polimerização da rede, a presença de oxigênios não ligantes e a possível formação de ambientes de ligação mista envolvendo ligações Nb-O-Si.A aplicação combinada de modelos preditivos baseados em ML e da análise experimental de estrutura-propriedade visa estabelecer correlações robustas entre composição do vidro, estrutura atômica e desempenho óptico. Os resultados esperados contribuirão tanto para o desenvolvimento prático de uma nova geração de vidros ópticos quanto para um entendimento mais profundo do papel estrutural dos óxidos intermediários em sistemas vítreos complexos.