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Nanopartículas : método inédito para sua sondagem.

Utilizadas em áreas de pesquisa tão variadas quanto a medicina, a energia solar ou a fotônica, as nanopartículas ainda não revelaram todos os seus segredos. Sua caracterização completa - massa, tamanho e densidade - permanece sendo um exercício extremamente complexo, que tende a travar a pesquisa nessa área. Uma lacuna que Francesco Stellaci (Titular da Cátedra Constellium) e Randy Carney, do Laboratório de Nanomateriais Supramoleculares e Interfaces SUNMIL (do inglês: Supramolecular NanoMaterials and Interfaces Laboratory ), parecem perto de preencher.

Em uma publicação recente (Nature Communications), de fato demonstraram que é possível obter a carteira de identidade completa de uma nanopartícula, utilizando uma centrífuga de altíssima velocidade, cuja função é separar as partículas de um líquido. Com 100 anos de idade, este método, chamado no jargão "ultracentrifugação analítica", tem até aqui sido utilizado em biologia para estudar, especialmente, o tamanho e a massa das proteínas. Aplicando-a a sua área de pesquisas, os cientistas da EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne), Suíça, se deram conta do partido que podem tirar dela.


O coração e a casca

As nanopartículas de ouro, utilizadas para efetuar tais testes, têm uma estrutura particular: são compostas de um coração, que é duro, e de uma casca, que é mole (vide imagem).



Representação da partícula estudada pelo grupo da EPFL

Créditos: EPFL.


Até o presente, o fato de analisar juntos parâmetros que caracterizam o coração, assim como aqueles que caracterizam a casca, em uma única operação, se apresentou como verdadeiro desafio. Uma das razões: em uma mesma amostra, cada uma das nanopartículas comporta características diferentes (tamanho, massa, peso, etc...). São, portando, chamadas "polidispersas". "Atualmente, os pesquisadores dispõem de boas técnicas para caracterizar o coração de nanopartículas. Ora, é preciso passar por 5 ou 6 procedimentos complexíssimos para chegar a uma caracterização total, indica Randy Carney. Interessando-nos pela ultracentrifugação analítica, descobrimos um método que permite obter um resultado em algumas horas e via um só procedimento."


Como se dá isto?

Tecnicamente, o conceito é o seguinte: trata-se inicialmente de diluir nanopartículas em uma solução, depois inserir a suspensão em uma centrífuga analítica, seja: uma centrifuga dotada de um sistema óptico de detecção, que permite a análise do comportamento das nanopartículas. A seguir, é possível, graças a um processo computacional, obter aquilo que é chamado coeficiente de sedimentação. "Quando se faz girar de forma extremamente rápida, as nanopartículas se separam da mistura em diferentes momentos, segundo sua densidade, explica Randy Carney. Assim, particularmente as partículas maiores se separam mais depressa do líquido. Essa observação nos dá uma indicação não só sobre o peso da partícula, mas também sobre o seu diâmetro."



Medir precisamente o peso, o tamanho e a densidade de uma nanopartícula graças a um único procedimento. A partir de agora, isto é possível, em função de um método de ultracentrifugação.

Créditos: EPFL.



Paralelamente, os pesquisadores avaliam uma outra indicação - habitualmente ignorada na maior parte dos estudos -, chamada coeficiente de difusão de partículas, isto é: o modo como elas se distribuem no líquido. "Um fenômeno que se pode comparar à repartição de uma gota de tinta na água e que se produz mesmo estando o solvente imóvel", comenta Randy Carney.


Útil para a indústria

Cotejados, o modo como as nanopartículas se separam, assim como o modo como se difundem em um líquido é possível obter uma caracterização bastante precisa do coração e da casca das mesmas, isto é, seu tamanho, seu peso, sua forma e sua composição. Estas informações são extremamente importantes, quando se sabe que as propriedades das nanopartículas (químicas, eletrônicas, magnéticas, etc.) dependem de todos estes parâmetros.

No momento, o método não funciona a não ser para as nanopartículas esféricas. Ele deveria, contudo, interessar a todos os pesquisadores ativos nas nanotecnologias, que podem se valer dele para outras nanopartículas, mediante análises suplementares. "A área da indústria e aquela das aplicações biológicas buscam justamente um meio rápido de caracterizar as nanopartículas. Este método poderá ser extremamente útil", conclui Francesco Stellaci.

EPFL (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor: o trabalho "Determination of nanoparticle size distribution together with density or molecular weight by 2D analytical ultracentrifugation", que deu origem a esta notícia, é de autoria de Randy P. Carney, Jin Young Kim, Huifeng QianRongchao Jin, Hakim Mehenni, Francesco Stellacci e Osman M. Bakr, tendo sido publicado na revista Nature Communications, 2, Artigo múmero 335, 2011, DOI 10.1038/ncomms1338.


Assuntos Conexos

Síntese de nanotubos de carbono de um único tipo.


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