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Type: Tese
Title: Desenvolvimento de instrumentação científica em nanotecnologia: inferências para nanoespectroscopia Raman a partir de Technology Roadmapping retrospectivo adaptado de duas tecnologias consolidadas
Authors: Márcia Dias Diniz Costa
First Advisor: Ado Jorio de Vasconcelos
First Co-advisor: Lin Chih Cheng
First Referee: Evaldo Ferreira Vilela
Second Referee: Felipe Silva Bellucci
Third Referee: Rubén Dario Sinisterra Millán
metadata.dc.contributor.referee4: Raoni Barros Bagno
Abstract: Instrumentação científica refere-se a dispositivos e aparatos utilizados pelos cientistas para a investigação da natureza. A capacidade de desenvolver e produzir instrumentos dá soberania a um país, pois permite que ele crie sua própria agenda científica, com significativas implicações no desenvolvimento tecnológico, possibilitando agregar valor a produtos e/ou processos. No caso do Brasil, a alta dependência externa em instrumentação científica torna a ciência mais vulnerável a fatores como câmbio e políticas de incentivo à CT&I, o que é particularmente crítico no caso das nanotecnologias, identificadas como pertencentes a uma das áreas responsáveis pelo próximo ciclo de crescimento econômico. O objetivo desta tese é identificar fatores influenciadores na trajetória de criação, difusão e comercialização de instrumentos científicos da nanotecnologia e gerar aprendizados para o desenvolvimento do nanoespectrômetro baseado em TERS (sigla em inglês para tip-enhanced Raman spectroscopy, ou espectroscopia Raman aumentada por sonda), um instrumento científico da nanotecnologia que ainda está predominantemente no contexto da pesquisa fundamental, com relevante participação do Brasil. A pergunta que se quer responder com este trabalho é: quais são os fatores (principalmente técnicos e institucionais) mediadores ou influenciadores na trajetória de uma tecnologia de instrumentação científica de ponta em nanotecnologia? Para tanto, foi proposta e implementada uma abordagem adaptada de technology roadmapping (TRM) retrospectivo, histórico, de dois instrumentos científicos da nanotecnologia já consolidados – o microscópio eletrônico (ME) e o microscópio de varredura por sonda (SPM, na sigla em inglês para scanning probe microscopy), também aplicada à trajetória recente do TERS. A evolução das publicações na base Scopus foi proposta como indicador de demanda dos instrumentos e para localizar as fases de emergência. Foram propostos os roadmaps retrospectivos para as três técnicas, e localizados seus principais elementos (camadas, fases e transições). A análise qualitativa dos eventos históricos provou-se útil para elucidar os fatores influenciadores nas trajetórias de desenvolvimento, principalmente nas fases iniciais da emergência em instrumentação, quando o número de publicações ainda é relativamente baixo. Os resultados sugerem que os fatores técnicos influenciadores mais significativos são: (a) aperfeiçoamentos no instrumento, por meio de variação de componentes para a melhoria dos resultados das medidas experimentais; (b) utilização do instrumento em novas aplicações e, na mesma intensidade, desenvolvimento de produtos que viabilizem tais aplicações. Quanto aos fatores institucionais, a análise identificou a participação dos atores da tríplice hélice, com destaque para a academia, que desenvolve instrumentação científica motivada, principalmente, a responder seus questionamentos de pesquisa. As análises sugerem que a microscopia eletrônica ainda está em crescimento e o SPM já atingiu sua maturidade. O TERS parece estar iniciando a fase de crescimento, com a expansão de suas aplicações, mas há uma lacuna na disponibilidade de instrumentos comerciais para viabilizar essas aplicações no mercado e alimentar a dinâmica entre as fases de emergência que levará à difusão da técnica e à expansão da comunidade de usuários. A principal motivação desta tese é dar luz à provável trajetória futura do TERS e, com isto, auxiliar as recentes iniciativas empreendedoras de um laboratório brasileiro com excelência científica e reconhecimento mundial nesta técnica.
Abstract: Scientific instrumentation refers to devices used by scientists for the investigation of nature. The ability to develop and produce instruments gives a country sovereignty, as it allows it to create its own scientific agenda, with significant implications for technological development, making it possible to add value to products and / or processes. In the case of Brazil, the high external dependence on scientific instrumentation makes science more vulnerable to factors such as exchange rates and policies to encourage ST&I, which is particularly critical in the case of nanotechnologies, identified as belonging to one of the areas responsible for the next cycle of economic growth. The objective of this thesis is to identify influencing factors in the trajectory of creation, diffusion and commercialization of scientific nanotechnology instruments and to generate learning for the development of the nanoespectrometer based on TERS (tip-enhanced Raman spectroscopy), a scientific instrument of nanotechnology that is still predominantly in the context of fundamental research, with relevant participation from Brazil. The question that we want to answer with this work is: what are the factors (mainly technical and institutional) that mediate or influence the trajectory of a cutting-edge scientific instrumentation technology in nanotechnology? To this end, an adapted, retrospective, historical technology roadmapping (TRM) approach was proposed and implemented for two already consolidated scientific instruments of nanotechnology – the electron microscope (EM) and the scanning probe microscope (SPM), also applied to the recent trajectory of TERS. The evolution of publications in the Scopus database was proposed as an indicator of demand for the instruments and to locate the emergency phases. Retrospective roadmaps for the three techniques were proposed, and their main elements (layers, phases and transitions) were located. The qualitative analysis of historical events proved to be useful to elucidate the influencing factors in the development trajectories, especially in the initial phases of the instrumentation emergency, when the number of publications is still relatively low. The results suggest that the most significant influencing technical factors are: (a) perfectioning of the instrument, by varying components to improve the results of experimental measurements; (b) use of the instrument in new applications and, at the same intensity, development of products that make such applications feasible. As for institutional factors, the analysis identified the participation of the actors of the triple helix, with emphasis on the academy, which develops scientific instrumentation motivated, mainly, to answer their research questions. The analyzes suggest that electron microscopy is still growing, and the SPM has reached its maturity. TERS seems to be starting the growth phase, with the expansion of its applications, but there is a gap in the availability of commercial instruments to make these applications viable in the market and to feed the dynamics between the emergency phases that will lead to the diffusion of the technique and expanding the user community. The main motivation of this thesis is to shed light on the likely future trajectory of TERS and, with this, to assist the recent entrepreneurial initiatives of a Brazilian laboratory with scientific excellence and worldwide recognition in this technique.
Subject: Biofarmacêutica
Nanotecnologia
Inovações tecnológicas
Raman, Espectroscopia de
Microscopia eletrônica - Técnica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Inovação Tecnológica e Biofarmacêutica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/36102
Issue Date: 26-Feb-2021
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