Em sua pesquisa de doutorado pelo Instituto de Química da USP, Manuel Fernando Gonzalez Huila estuda as características do xerogel de pentóxido de vanádio, buscando novas abordagens e aplicações. Orientado pelo professor Henrique Eisi Toma, do Departamento de Química Fundamental do Instituto, Huila trabalhou na área de nanomateriais, estudando a fundo as especificidades desse material e encontrando novas perspectivas de utilização.

As apliações do xerogel são as mais diversas, desde sua atuação como cátodo, em dispositivos eletrocrômicos e chegando até mesmo a baterias. O material possui importante presença histórica no grupo, sendo estudado nessa pesquisa a partir de sua fundamentação estrutural. Investigou-se as características específicas desde sua formação e estruturação. Essa análise é feita com a ajuda da espectrometria de massas, processo no qual é possível obter dados e características de uma substância a partir da incidência de uma energia radiante na amostra. Por sua vez, o xerogel caracteriza-se como uma substância sólida de um gel que retêm grande porosidade e grande área de superfície, tais poros possuem tamanho nanométrico.

A pesquisa buscou compreender o material em escala molecular, como se formam as moléculas do vanádio que compõe o xerogel. Para tanto, foi necessário fazer uma modelagem computadorizada da estrutura. Buscou-se compreender qual é a forma da ligação, a partir de quais parâmetros cristalinos a estrutura poderia ser montada, qual sua disposição, sua geometria e a simetria de seus átomos, por exemplo. Ao proceder com essa investigação, o pesquisador evidencia a presença de dois tipos diferentes de vanádio e quatro tipos de oxigênio dentro da estrutura do pentóxido de vanádio.

 O xerogel configura, assim, uma ponte entre o mundo manométrico e o mundo macroscópico, visível ao olho humano. Foi necessário entender a maneira que as moléculas se conformam para a formação desse material, como se agregam organizadamente e formam nanofitas de xerogel. A investigação resultou na descoberta de que esse xerogel se organizava a partir de uma dupla bicamada de moléculas e não uma camada dupla apenas, como se acreditava anteriormente.

O estudo em nanomateriais da pesquisa direcionou-se em aplicá-lo a sensores de gases. Com o uso de microeletrodos é possível notar grande sensibilidade no que tange a medição de outras substâncias nesse estado físico. Para a execução desse processo, utilizou-se um chip com os eletrodos produzido em colaboração com outras unidades da USP, em especial com a Escola Politécnica. Assim, procedeu-se a montagem de um sistema capaz de fazer um sensoramento com microeletrodos a partir de um dispositivo a laser. Notou-se uma resposta clara do dispositivo a diferentes concetrações de umidade, demonstrando que seu uso era efetivo. Segundo o pesquisador “Com ajuda de equipamentos a laser é possível obter mais sensibilidade na medição e análise, tornando-o mais específico.”

 Com esse estudo foi possível demonstrar que em um gel de pentóxido de vanádio existem nanopartículas em suspensão, fazendo dele um produto muito versátil na geração de novos materiais. Como perspectivas futuras, planeja-se continuar melhorando a caracterização da substância e, com a espectroscopia, determinar diversas outras qualidades análogas a esse material.

As pesquisas sobre pentóxido de vanádio somam cerca de 15 anos no histórico do laboratório de nanomateriais do IQ. A pesquisa de Huila agrega novos conteúdos e se pauta pela busca de uma caracterização química mais detalhada da substância. Abrem-se, assim, novas perspectivas de estudo e aplicações futuras, possibilitando ao grupo novos campos para pesquisa sobre esse material.