MEMORIAL DESCRITIVO IVO ALEXANDRE HÜMMELGEN Introdução Nasci no dia 26 de março de 1963 em São Bento do Sul - SC, filho de Ivo Hümmelgen e Mafalda Treml Hümmelgen. Cursei do primeiro ano do então curso primário à oitava série no Colégio São José, em São Bento do Sul. Na seqüência, ingressei no segundo grau na Escola Técnica Tupy em Joinville, curso técnico em Mecânica. Ao final do segundo ano do curso técnico, me transferi para o Colégio Dom Bosco em Curitiba, visto que eu já havia decidido fazer vestibular. Embora não tenha concluído o curso técnico, os dois anos em que tive contato com as disciplinas de mecânica e metalurgia da Escola Técnica Tupy me influenciaram profundamente. Entendo que essa fase determinou a ênfase em pesquisa aplicada na minha vida profissional subseqüente. Fui aprovado no vestibular para o curso de Física na Universidade Federal do Paraná (UFPR) em Curitiba e para o curso de Engenharia Mecânica em Joinville. Cursei Bacharelado em Física na UFPR em Curitiba, tendo me formado em 1985. Durante o curso, comecei a estudar e me interessar por música e creio que só concluí o curso de Física em função de realizar iniciação científica, sob orientação do Prof. Vicente R. Dumke e com bolsa do CNPq. Após o bacharelado, cursei o mestrado em Física Aplicada pela Universidade de São Paulo no campus de São Carlos, com bolsa de mestrado da CAPES, concluindo o mesmo em fevereiro de 1987. Fui orientado pelo Prof. Vicente R. Dumke, versando minha dissertação sobre o estudo de mobilidade de discordâncias em silício. Não me adaptei a São Carlos e em função disso, só permaneci lá por um ano, enquanto terminava os créditos requeridos para o mestrado. Terminados os créditos, já tinha meu trabalho experimental pronto e tive que esperar seis meses para defender o mestrado em função das regras então vigentes. Da época de São Carlos, resultou uma grande amizade com o Prof. Francisco C. Nart, na época era estudante de mestrado em Química, com o qual colaborei por longo período no estudo de problemas interdisciplinares, até o seu falecimento. Dessa época, resultou o meu interesse por problemas básicos de eletroquímica. 1 Defendido o mestrado, em função de ter recebido bolsa do DAAD para cursar o doutorado na Alemanha e não precisar fazer o curso de alemão para estrangeiros, passei a ministrar aulas de Física e de Alemão para o segundo grau, por um semestre, até a época da viagem à Alemanha para início do doutorado. Em outubro de 1987 iniciei o doutorado na Georg-August Universität zu Göttingen, em Göttingen, Alemanha, sob orientação do Prof. Wolfgang Schröter. Minha tese, concluída em fevereiro de 1991, tratou da caracterização eletrônica de defeitos associados a discordâncias em CdTe. Minha adaptação a Göttingen foi muito fácil, diferente do que havia ocorrido em São Carlos. Não tive problemas com a língua e em função de tocar clarinete, já na segunda semana em Göttingen participei de ensaio de uma orquestra de sopros, onde fiz muitos amigos, facilitando minha adaptação. Na Universidade de Göttingen tive contato com projetos de pesquisa organizados, bem contextualizados e com objetivo bem definido, e principalmente, mesmo se tratando de assuntos de física aplicada, com discussões muito aprofundadas considerando aspectos bastante fundamentais. Fiquei muito impressionado com o rigor e o grau de exigência, bem como com a organização do trabalho. Fui profundamente influenciado por esse ambiente e sistemática de trabalho. Tive, nesse período, contato com dois professores que me influenciaram bastante. O primeiro, o Prof. Peter Haasen, com o qual cursei diversas disciplinas em Metalurgia Física e que era uma autoridade reconhecida em sua especialidade. Também tive aulas de Fundamentos da Física com o Prof. Friedrich Hund, então com idade de 92 anos, que nos dias de colóquio conjunto dos institutos de Física de Göttingen, passava o dia na biblioteca da Física estudando o assunto a ser tratado até ir para o colóquio no final da tarde. Ambos os professores me impressionaram através de seus exemplos e criei a profunda convicção de que pessoas inquestionavelmente muito competentes são bastante humildes. Após o doutorado, realizei pós-doutorado, contratado como assistente na Universidade de Göttingen, de março de 1991 a outubro de 1991. Nesse período, além de ministrar aulas de Laboratório Avançado de Física do Estado Sólido, realizei trabalho de pesquisa num projeto voltado para a viabilização comercial de células solares de silício policristalino. Retornei ao Brasil em novembro de 1991, atuando como bolsista Recém- Doutor do CNPq no Departamento de Física da UFPR até março de 1992. Tendo sido aprovado em primeiro lugar em concurso público do Departamento de Física da UFPR 2 em Propriedades Mecânicas de Sólidos em fevereiro de 1992, iniciei minha carreira docente nesta mesma instituição no dia 25 de março de 1992. Ensino na UFPR Atuando como professor da UFPR, ministrei diversas disciplinas de graduação para cursos de Física, Química, Engenharia Química, Engenharia Mecânica, Engenharia Civil e Agronomia, incluindo Física Básica 2 e 3, Física Experimental 3, Estrutura da Matéria, Física Moderna, Física da Tecnologia, Física do Estado Sólido, Métodos de Física Experimental, Física para Agronomia, Introdução à Física de Dispositivos Eletrônicos e Laboratório de Física Moderna. Em 1994, me credenciei no Programa de Pós-Graduação em Física da UFPR, onde vim a ministrar nos anos subseqüentes as disciplinas de Tópicos de Física Teórica, Física de Dispositivos Semicondutores, Física de Polímeros, Física de Polímeros Condutores Eletrônicos e Física do Estado Sólido. Orientação de Alunos Iniciei a orientação de alunos de iniciação científica logo após minha contratação na UFPR e de alunos de pós-graduação em 1994, orientando o então aluno de mestrado Célio Wisniewski, que defendeu seu mestrado em 1995 com um trabalho em eletroquímica, tendo em vista que o único equipamento de laboratório disponível para mim na época era um potenciostato, que somente funcionava no modo galvanostático. Na seqüência, orientei duas dissertações, uma em teoria relacionada a armadilhas de carga em semicondutores (Marlus Koehler) e a outra experimental relacionada ao transporte de carga em polímeros conjugados (Lucimara S. Roman). Ambos os alunos de mestrado são hoje professores da UFPR. Orientei dissertações (14 defendidas e 2 em andamento), teses (13 defendidas e 7 em andamento) e efetuei supervisões de pós-doutorado (5). Destas, quase todas foram voltadas ao estudo de transporte de carga elétrica em sistemas orgânicos e ao desenvolvimento de novos materiais (polímeros conjugados e óxidos condutores transparentes) com aplicações em dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos ou híbridos (diodos emissores de luz, dispositivos fotovoltaicos, dispositivos de memória, transistores e sensores químicos e de pressão). Também tive três alunos, uma da Alemanha e dois do México, que realizaram parte de seus doutorados em programa sanduíche sob minha 3 supervisão e orientei 20 alunos de iniciação científica. Além disso, supervisionei um estágio de um aluno de Física Industrial da Universidade de Bristol. Nestes 22 anos de carreira, participei de um grande número de bancas de qualificação, bancas de mestrado e bancas de doutorado na UFPR e em diversas outras instituições do Brasil, além de ter atuado como revisor externo de teses de doutorado da Índia, do Indian Institute of Technology. Os nomes dos alunos orientados ou supervisionados estão informados no apêndice A. Pesquisa A definição de minha área de pesquisa se deu por uma mistura de interesses, convicções e oportunidades. Iniciei minha trilha científica por iniciação científica e mestrado estudando mobilidade de discordâncias em silício, assunto no qual publiquei meu primeiro artigo. Na seqüência, durante o doutorado, passei a me preocupar com estados eletrônicos associados a discordâncias em CdTe e estados eletrônicos introduzidos por deformação num grupo de pesquisa no qual a preocupação com a publicação de artigos era muito pequena. Talvez em função disso e pelo fato de após o doutorado ter me envolvido inicialmente com um projeto voltado para aplicações industriais de silício policristalino, tive pequena produção científica decorrente do doutorado e nos primeiros anos depois dele. De volta ao Brasil, me deparei com condições de trabalho horríveis além de ambiente de trabalho científico quase inexistente. Comecei me dedicar à eletroquímica devido à disponibilidade de um potenciostato semi-operacional e cheguei a publicar um trabalho decorrente desses estudos iniciais no Journal of the Electrochemical Society. Mas dada a dificuldade experimental e pelo fato de ter tocado clarinete em orquestra, passei a estudar acústica musical aplicada ao clarinete, estudando problemas decorrentes da arquitetura do instrumento sobre o timbre do mesmo. Agi dessa maneira porque queria trabalhar com pesquisa mesmo estando num ambiente hostil e vi nessa opção, uma saída viável. Cheguei a publicar dois artigos no assunto e estava discutindo a possibilidade de realizar um pós-doutorado na Austrália. Nessa época, meu amigo e colaborador científico Prof. Francisco C. Nart começou a sintetizar derivados de PPV no Instituto de Química da Universidade de São Paulo em São Carlos e me questionou sobre meu possível interesse em estudar esses materiais. Em função disso, após uma análise da literatura pertinente, percebi que era um tema que havia recém emergido e adquirido importância devido a 4 aplicações em dispositivos eletrônicos, recém demonstradas. Considerei que esse assunto constituía uma boa oportunidade e direcionei meus esforços para os semicondutores orgânicos. Inocentemente, imaginei que minha experiência anterior com semicondutores inorgânicos me qualificava a estudar os semicondutores orgânicos e passei a me dedicar quase que exclusivamente a trabalhos objetivando, em última instância, o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Dada a penúria à época, iniciamos trabalhos preparando eletrodos transparentes e são dessa fase os trabalhos relacionados à preparação e caracterização de óxidos condutores transparentes, que acabaria resultando em duas empresas nos anos subseqüentes. Concomitantemente, em função de recursos de projeto PADCT com o qual fomos agraciados em 1994 no que à época foi chamado Laboratório de Materiais (essencialmente um agrupamento de pesquisadores com o objetivo de conseguir uma infra-estrutura mínima de pesquisa), iniciamos estudos de transporte eletrônico em polímeros. Estes visavam à determinação de alturas de barreira de energia em interfaces com semicondutores orgânicos e determinação de níveis de energia em semicondutores orgânicos, por medidas de tunelamento, resultando em diversas publicações. Também nessa época produzimos os primeiros diodos emissores de luz orgânicos do Brasil. Em 1997, na qualidade de coordenador, tive aprovado um projeto PADCT que objetivava o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos orgânicos e que permitiu uma melhoria muito significativa nas condições de trabalho experimental. Iniciamos então os trabalhos também em células fotovoltaicas orgânicas e dispositivos de memória orgânicos. Criamos o Grupo de Dispositivos Optoeletrônicos Orgânicos do Departamento de Física da UFPR, que por sugestão de uma aluna, recebeu o acrônimo GOOD em função da versão em inglês do nome do grupo, "Group of Organic Optoelectronic Devices". Iniciamos trabalhos visando à síntese e preparação de filmes de polímeros conjugados e dispositivos eletrônicos por técnica eletroquímica, na época não utilizada nesse contexto, dos quais resultaram diversas publicações. A maioria dessas publicações foi feita no Journal of Solid State Electrochemistry (Springer Verlag), em função das quais, creio eu, fui posteriormente convidado a participar do comitê editorial do periódico (2005) e mais tarde (2007), a atuar como editor responsável pelos tópicos de semicondutores e fotoeletroquímica. Continuo como editor tópico deste periódico até hoje. Nos últimos dez anos aproximadamente, direcionamos uma ênfase maior a transistores orgânicos e híbridos, incluindo dispositivos em arquitetura vertical, na qual 5 tivemos diversas contribuições pioneiras. Também estudamos, principalmente em aplicações em transistores, efeitos de campo magnético, incluindo magnetocorrente. Em decorrência de meu envolvimento como coordenador da área de Nanotecnologia/Energia na iniciativa do IBAS (Índia-Brasil-África do Sul), iniciei atividades de pesquisa em dispositivos eletrônicos utilizando nanoestruturas de carbono (nanubos, nanohelicóides e nanoesferas) sintetizadas pelo grupo do Prof. Neil Coville, da Universidade de Witwatersrand em Johannesburg. Desta colaboração resultaram nos últimos anos diversos trabalhos em dispositivos de memória e em sensores químicos e de pressão. Esses dispositivos são potencialmente muito baratos e de desempenho adequado a aplicações reais. A lista completa dos trabalhos publicados em periódicos se encontra no apêndice B. Organização de eventos O primeiro evento do qual fui coordenador ocorreu em Curitiba de 27 a 29 de novembro de 2002 e foi denominado "Nanoscience and Nanotechnology - Materials Physics and Chemistry and Organic Electronics Applications. O evento contou com a presença de aproximadamente 40 pessoas, tendo inclusive cinco convidados internacionais. Em 2008, fui um dos organizadores da "International Conference on Synthetic Metals" (ICSM 2008), que foi realizada em Porto de Galinhas e juntamente com of Profs. Celso Pinto de Melo e Marco Cremona, fui editor convidado do número do periódico "Synthetic Metals" que publicou contribuições selecionadas dentre os trabalhos apresentados no evento. Em 2009 coordenei o "IBSA Meeting on Nanotechnology", que congregou aproximadamente 70 pesquisadores da Índia, África do Sul e Brazil em Curitiba, de 13 a 19 de setembro. A segunda edição do "IBSA Meeting on Nanotechnology" ocorreu em Curitiba de 27 a 29 de novembro de 2002, com participação de aproximadamente 60 pessoas dos três países. Além disso, já organizei simpósios de eventos da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) e participei de diversos comitês científicos de conferências no Brasil e no Exterior. 6 Coordenação de Projetos de Pesquisa Coordenei diversos projetos de pesquisa, principalmente aqueles decorrentes de editais universais e temáticos do CNPq. Também fui coordenador de projetos de grande porte financiados pelo CNPq, FINEP, CT-Energ, projeto PADCT e projetos de cooperação internacional, como Pró-África, IBSA e projeto da Royal Society (Reino Unido. Maiores detalhes a respeito dos principais projetos por mim coordenados estão contidos no Apêndice C. Apresentação, a convite, de palestras ou cursos em eventos acadêmicos Recebi e aceitei diversos convites para apresentação de seminários, conferências plenárias, "key lectures" e apresentações convidadas em instituições acadêmicas e eventos científicos no Brasil, África do Sul, Alemanha, Argentina, Canadá, China, Coréia do Sul, Egito, Estados Unidos, Índia, Itália, Malta, Nova Zelândia, Polônia, Reino Unido, República Tcheca, Suécia, Taiwan, Tunísia e Turquia, que se encontram detalhados no Apêndice E. Participação em atividades editoriais e/ou de arbitragem de produção intelectual Ao longo de minha carreira fui progressivamente atuando como árbitro revisor de artigos científicos num número crescente de periódicos, cuja listagem, embora incompleta, se encontra no Apêndice F. Além disso, fui convidado a compor o comitê editorial de alguns periódicos (ver Apêndice F) e atuar como editor para os tópicos "Semicondutores e Fotoeletroquímica" do Journal of Solid State Electrochemistry (Springer Verlag), cujo último fator de impacto disponível (2012) é de 2.279. Assessoria, consultoria ou participação em órgãos de fomento à pesquisa, ao ensino ou à extensão. Considero que minhas principais participações em atividades em órgãos de fomento, são ter atuado como membro suplente do Comitê Assessor de Física e Astronomia do CNPq, como membro do Comitê de Física da Fundação Araucária e como membro de Comissão de Avaliação de Cursos de Pós-Graduação da CAPES. 7 Maiores informações e demais atividades de assessoria a órgãos de fomento nacionais e internacionais podem ser encontradas no Apêndice G. Exercício de cargos na Administração Superior, Setorial, Departamental, coordenação de Cursos Graduação e Pós-Graduação, representação em Órgãos Colegiados Superiores. No que se referee a ocupação de cargos administrativos, destaco ter exercido o cargo de Coordenador Geral de Pesquisa da Universidade Federal do Paraná e o cargo de Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Física da UFPR (ver Apêndice H). Além disso, participei de colegiados de pós-graduação e colegiados de curso de graduação em diversas ocasiões, como é usual no Departamento de Física da UFPR. Além disso, embora não constitua um cargo institucional, mas ligado à Ciência e Tecnologia, exerço atualmente o cargo de Secretário da Sociedade Brasileira de Física. Curitiba, Julho de 2014. Prof. Ivo Alexandre Hümmelgen 8 APÊNDICE A - ATIVIDADES DE ENSINO E ALUNOS ORIENTADOS (MESTRADO E DOUTORADO) E SUPERVISÕES DE PÓS-DOUTORADO A.1 - DISCIPLINAS DE GRADUAÇÃO MINISTRADAS 1 - Física Básica 2 2 - Física Básica 3 3 - Física Experimental 3 4 - Estrutura da Matéria 5 - Física Moderna 6 - Física do Estado Sólido 7 - Laboratório de Física Experimental 3 8 - Métodos de Física Experimental 9 - Física para Agronomia 10 - Introdução à Física de Dispositivos Eletrônicos 11 - Laboratório de Física Moderna. A.2 - DISCIPLINAS DE PÓS-GRADUAÇÃO MINISTRADAS 1 - Tópicos de Física Teórica 2 - Física de Dispositivos Semicondutores 3 - Física de Polímeros 4 - Física de Polímeros Condutores Eletrônicos 5 - Física do Estado Sólido. A.3 - ALUNOS DE MESTRADO ORIENTADOS 1. Ana Carolina Batista Tavares. Título do trabalho: Transistor vertical orgânico análogo a uma estrutura semicondutor tipo n/metal/semicondutor tipo p. 2014. (Mestrado em PPGE/UFPR) - Universidade Federal do Paraná.Atualmente cursa doutorado em Física na UFPR. 2. Rafael Rodrigues. Título do trabalho: Esferas de carbono dispersas em matriz de álcool polivinílico e aplicação a sensores de pressão. 2014. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. Atualmente cursa doutorado em Física na UFPR. 9 3. Lucieli Rossi. Título do trabalho: Transistores híbridos orgânico-inorgânico de base permeável preparada utilizando microesferas de poliestireno. 2013. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. Atualmente realiza pós-doutorado em Física na UTFPR. 4. José Pedro Mansueto Serbena. Título do trabalho: Propriedades Elétricas de Blendas Moleculares de 4,7-bis(piridina-2-iletinil)-2,1,3-benzotiadiazol e tris-(8- hidróxido quinolina) alumínio. 2005. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná.Atualmente é professor da UFPR. 5. Adriano Reinaldo Viçoto Benvenho. Título do trabalho: Propriedades de injeção e transporte de portadores de carga no poli(1,10-decanodioxi-1,2-metoxi-1,4-fenileno- 1,2-etilideno-3,6-dimetoxy-1,2-etilideno-metoxi-1,4-fenileno). 2001. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. Atualmente é professor da UFABC. 6. Rogerio Toniolo. Título do trabalho: Efeito de chaveamento da resistencia eletrica em dispsositivos feitos poli(5-amino-1-naftol). 2000. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. Atualmente é professor da PUC-PR e UNICENTRO. 7. Rogerio Valaski. Título do trabalho: Investigaçao do potencial do poli(3-metiltiofeno) para uso em dispositivos fotovoltaicos e fotodetetores. 2000. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. Atualmente é funcionário concursado do INMETRO. 8. Juliana Iéteka. Título do trabalho: Características elétricas de filmes de PECPE e estudo sobre o PPV nas técnicas de deposição por centrifugação e Langmuir-Blodgett. 2000. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. 9. Joaquim Roberto de Lima. Título do trabalho: Caracterização do Processo de Injeção de Portadores de Carga Em Interfaces de Poli(P-Fenileno Vinileno) Com Blendas de Polianilina. 1998. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. 10. Ricardo Berton. Título do trabalho: Investigação da Morfologia e das Características das Interfaces Entre Metais e Polímeros. 1998. (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Paraná. 10