Os pesquisadores finalmente conseguiram construir uma estrutura de nanopartículas há muito procurada, abrindo a porta para novos materiais com propriedades especiais.
Alex Travesset não tem um laboratório de pesquisa resplandecente abastecido com os instrumentos mais avançados para sondar novos nanomateriais e medir suas propriedades únicas.
Em vez de usar instrumentos de laboratório tradicionais, Alex Travesset, professor de física e astronomia na Iowa State University e afiliado do Laboratório Nacional Ames do Departamento de Energia dos EUA, conta com modelos, equações e números de computador para entender o comportamento de novos nanomateriais.
Quando ele se junta a um projeto de pesquisa, muitas vezes contribui com análises detalhadas de montagem de nanopartículas usando esses métodos computacionais. A experiência de Travesset em física teórica permite que ele forneça informações valiosas e compreenda os processos complexos em ação nos nanomateriais.
Caso em questão: os cálculos e ilustrações do “Chiral Tetrahedra” de Travesset que fazem parte de um trabalho de pesquisa recém-publicado pela revista Nature. Esses cálculos mostram como a evaporação controlada de uma solução contendo nanopartículas de ouro em forma de tetraedro em um substrato de silício sólido pode ser montada em uma estrutura de duas camadas em forma de cata-vento.
Acontece que a nanoestrutura é quiral, o que significa que não é idêntica à sua imagem espelhada. (O exemplo clássico é uma mão e seu reflexo. Os polegares ficam em lados opostos e, portanto, uma mão não pode ser sobreposta à outra. Isso é quiralidade.)
Travesset disse que produzir uma nanoestrutura estável com propriedades quirais é um grande negócio.
Os pesquisadores vêm tentando montar nanoestruturas quirais há quase 20 anos – tanto tempo quanto os pesquisadores estudam nanoestruturas. Tais estruturas podem levar a materiais especialmente projetados com “características ópticas, mecânicas e eletrônicas incomuns”, de acordo com o artigo da Nature.
Travesset, que foi apresentado aos principais pesquisadores do projeto da Universidade de Illinois Urbana-Champaign durante uma conferência científica virtual, nem tinha certeza se essa nova estrutura quiral poderia existir no mundo real.
“Esta era uma estrutura muito aberta”, disse ele. “Normalmente, com nanopartículas, essas estruturas nunca são estáveis.”
Mas este foi “mantido por diferentes tipos de forças eletrostáticas”, disse Travesset. “Eles eram incomuns em sua continuidade.”
A quiralidade da estrutura tornou-se possível por estar ensanduichada em dois substratos diferentes – ar na parte superior e uma superfície sólida na parte inferior. Medições ópticas na Universidade de Michigan corroboraram a quiralidade relatando um efeito quiro-óptico muito forte em resposta à luz polarizada.
“Essa estrutura muito aberta com resposta óptica quiral foi muito importante”, disse Travesset. “As pessoas vêm tentando fazer isso há muito tempo. Mas a estrutura sempre foi instável ou não realizável. Este é o primeiro exemplo disso sendo alcançado.”
Mais uma vez, um grande negócio.
“Como um teórico que trabalha com nanopartículas, sempre me interessei em como montar arranjos de nanopartículas quirais”, disse Travesset.
A “topologia e física únicas” dessas nanoestruturas quirais “tornam sua automontagem a partir de nanopartículas altamente procuradas, mas desafiadoras”, de acordo com o artigo da Nature.
Travesset disse que os experimentalistas do grupo de pesquisa desenvolverão sua descoberta, aprendendo mais sobre as propriedades da nanoestrutura e, potencialmente, como elas poderiam ser usadas em, digamos, revestimentos para aplicações ópticas.
Para os teóricos das nanopartículas que trabalham com seus modelos, equações e figuras, Travesset disse que também há muito trabalho pela frente.
“Apesar de alguns sucessos, a teoria está de alguma forma ficando para trás”, disse ele. “Ainda não estamos em uma posição em que possamos projetar materiais baseados em nanopartículas apenas a partir de modelos teóricos/computacionais. Na verdade, outros colegas e eu estamos organizando um workshop de oito semanas para enfrentar esse desafio.”
Publicado em 03/01/2023 06h57
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