Fluidos complexos: cristais líquidos, colóides magnéticos, fluidos de interesse biológico e elastômeros

Resumo

O estudo das propriedades de fluidos não convencionais, que integram o domínio das "substâncias frágeis" ou "matéria mole", é um dos ramos modernos da Física da matéria condensada, de grande interesse e atividade em anos mais recentes, conduzindo a informações valiosas, de caráter básico e aplicado, sobre um enorme conjunto de novos materiais (cristais líquidos e misturas surfactantes, colóides, emulsões e fluidos complexos em geral, espumas, soluções poliméricas, materiais granulares, e muitos outros sistemas similares). O estudo desses sistemas, apoiado em conhecimentos interdisciplinares e técnicas experimentais da Física da matéria condensada, em desenvolvimentos recentes da Física estatística, e em métodos e recursos computacionais, tem possibilitado uma compreensão mais aprofundada dos mecanismos em jogo nas interações entre muitos corpos, viabilizando ao mesmo tempo o projeto e a confecção de dispositivos e máquinas que ocupam espaço cada vez mais amplo na vida cotidiana. Este projeto temático de pesquisa do Grupo de Fluidos Complexos do IFUSP, para um período de quatro anos, é composto por 5 sub-projetos integrados no assunto de pesquisa dos fluidos complexos e supermoleculares, a saber: 1) estudo e caracterização físico-química e ferro-hidrodinâmica de ferrofluidos; 2) estudo e caracterização físico- química de cristais líquidos liotrópicos e termotrópicos; 3) estudo e caracterização físico-químico-biológica de fluidos de interesse biológico em articular as com componentes do colesterol (LDL, HDL e frações); 4) termodifusão, óptica não-linear e magnetoreologia de fluidos complexos; 5) estudo e caracterização físico-química de elastômeros. Objetivamos manter algumas linhas de pesquisa (como a dos cristais líquidos e ferrofluidos) que estão se desenvolvendo de maneira adequada e produtiva em nosso grupo e consolidar outras e foram iniciadas recentemente (fluidos de interesse biológico e elastômeros). Objetivos gerais: 1) estudo de propriedades magnéticas, estruturais e magneto-ópticas de fluidos magnéticos; estudo das instabilidades hidrodinâmicas em fluidos magnéticos; estudo das propriedades de molhagem de fluidos complexos; estudo da dinâmica rotacional de partículas superparamagnéticas e seus momentos magnéticos em ferrofluidos; estudos in vitro de fluidos magnéticos biocompatíveis; 2) obtenção de resultados experimentais detalhados e criteriosos dando conta do comportamento de sistemas micelares nos seus aspectos estruturais e dinâmicos sob a ação de campos externos; emprego de novas técnicas para o tratamento e análise desses sistemas; abordagem do ponto de vista fundamental e a exploração das potencialidades de aplicação tecnológica dos sistemas formados por moléculas com forma de "banana"; estudo de propriedades reológicas de ferro fluidos e cristais líquidos; 3) no que se refere aos fluidos de interesse biológico, conhecer melhor o papel dos lipídeos circulantes e da LDL modificada no contexto das doenças inflamatórias, bem como o efeito de drogas no tratamento de problemas metabólicos. Investigar, principalmente utilizando a técnica de varredura Z na escala de tempo de milissegundos (eventualmente em femtosegundos), a resposta óptica não-linear das lipoproteínas LDL, HDL e VLDL, em diferentes condições experimentais. Além do mais, a resposta óptica dessas lipoproteínas modificadas (oxidadas com Fe ou por meio da sonicação) será investigada; 4) investigar as propriedades de elastômeros a base de urea/uretano em diferentes concentrações relativas dos componentes, com e sem o doping com partículas nanométricas magnéticas. Diferentes técnicas experimentais deverão ser utilizadas na obtenção dos resultados: a radiocristalografia; diferentes montagens de óptica linear para medida da birrefringência e dicroísmo, inclusive na presença de campos elétrico e magnético; varredura Z em escalas de tempo de fs e ms; arranjo de medida da polarização ferroelétrica de cristais líquidos; microscopia óptica de luz polarizada; calorimetria diferencial de varredura; microscopia eletrônica, de força atômica e força magnética; refratometria; entre outras. Em termos da relevância do assunto proposto, o projeto enfoca aspectos de fronteira da Física dos materiais nanoestruturados, particularmente os cristais líquidos liotrópicos e termotrópicos, os colóides magnéticos, fluidos de interesse biológico e os elastômeros. Para o desenvolvimento desse projeto contamos atualmente com 1 estudante de mestrado, 3 estudantes de doutoramento e 3 pesquisadores em programa de pós-doutoramento. Nossos assuntos de pesquisa possibilitariam a incorporação de mais pós-doutores, estudantes de doutoramento, mestrado de iniciação científica. Estarão envolvidos neste projeto de pesquisa, além dos membros do GFCx, pesquisadores com os quais mantemos colaboração tanto no Brasil (Instituto de Química da USP, Instituto de Ciências Biomédicas da USP, Escola Paulista de Medicina da UNIFESP, Faculdade de Odontologia da UNESP de S. J. dos Campos) quanto no exterior (França, Estados Unidos e Portugal). (AU)