Recipientes mantêm o revestimento incômodo dos nanomateriais

Mar 27, 2024

Acima, recipientes que podem impedir o acúmulo de compostos orgânicos voláteis nas superfícies dos nanomateriais armazenados. (Crédito: Gustavo Raskosky/Arroz)

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Novos recipientes podem evitar que compostos orgânicos voláteis (VOCs) se acumulem nas superfícies dos nanomateriais armazenados.

A tecnologia de armazenamento portátil e barata aborda um problema onipresente em laboratórios de nanofabricação e ciência de materiais, aparece na revista Nano Letters.

“Os COV estão no ar que nos rodeia todos os dias”, diz o autor correspondente do estudo, Daniel Preston, professor assistente no departamento de engenharia mecânica da Rice University. “Eles aderem às superfícies e formam um revestimento, principalmente de carbono. Você não pode ver essas camadas a olho nu, mas elas se formam, muitas vezes em minutos, em praticamente qualquer superfície exposta ao ar.”

VOCs são moléculas à base de carbono emitidas por muitos produtos comuns, incluindo fluidos de limpeza, tintas e materiais de escritório e artesanato. Eles se acumulam em ambientes fechados em concentrações particularmente altas, e as finas camadas de carbono que depositam nas superfícies podem dificultar os processos industriais de nanofabricação, limitar a precisão dos kits de testes microfluídicos e confundir os cientistas que conduzem pesquisas fundamentais em superfícies.

Para resolver o problema, o estudante de doutorado e autor principal do estudo, Zhen Liu, juntamente com Preston e outros de seu laboratório, desenvolveram um novo tipo de recipiente de armazenamento que mantém os objetos limpos. Experimentos mostraram que sua abordagem evitou efetivamente a contaminação da superfície por pelo menos seis semanas e poderia até mesmo limpar camadas depositadas por COV de superfícies previamente contaminadas.

A tecnologia depende de uma parede ultralimpa dentro do contêiner. A superfície da parede interna é reforçada com pequenas saliências e reentrâncias que variam em tamanho de alguns milionésimos a alguns bilionésimos de metro. As imperfeições microscópicas e nanoscópicas aumentam a área de superfície da parede, disponibilizando mais átomos de metal para VOCs no ar que está dentro dos recipientes quando eles são selados.

“A texturização permite que a parede interna do contêiner atue como um material de 'sacrifício'”, diz Liu. “Os VOCs são puxados para a superfície da parede do contêiner, o que permite que outros objetos armazenados no interior permaneçam limpos.”

Ela diz que a ideia de usar uma grande superfície pré-limpa para acumular poluentes foi proposta há 50 anos, mas passou despercebida. Ela e seus colegas aprimoraram a ideia com métodos modernos de limpeza e nanotexturização de superfícies. Eles mostraram, através de uma série de experimentos, que sua abordagem fez um trabalho melhor na prevenção de COVs revestindo as superfícies dos materiais armazenados do que outras abordagens, incluindo placas de Petri seladas e dessecadores a vácuo de última geração.

O grupo de Preston aproveitou seus experimentos, desenvolvendo um modelo teórico que caracterizava com precisão o que acontecia dentro dos contêineres. Preston diz que o modelo permitirá refinar seus projetos e otimizar o desempenho do sistema no futuro.

A pesquisa contou com o apoio da Autoridade de Equipamentos Compartilhados de Rice, da Rice University Academy of Fellows, do Programa de Educação Avançada da Guarda Costeira dos Estados Unidos e do Departamento de Energia.

Fonte: Universidade Rice

Estudo Original DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00626

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