Engenheiros da Rice University desenvolvem tecnologia de armazenamento que mantém nanosuperfícies limpas

Feb 14, 2024

Os engenheiros da Rice University criaram recipientes que podem impedir 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 e é descrita em um artigo publicado esta semana em a revista Nano Letters da American Chemical Society. “Os VOCs estão no ar que nos rodeia todos os dias”, disse o autor correspondente do estudo, Daniel Preston, professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica de Rice. “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.”COVs são moléculas à base de carbono emitidas por muitos produtos comuns, incluindo fluidos de limpeza, tintas e material 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 causar confusão para os cientistas que conduzem pesquisas fundamentais em superfícies. .D. o estudante e autor principal do estudo, Zhen Liu, junto 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 de 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 os VOCs no ar que está dentro dos recipientes quando eles são selados. “A texturização permite que a parede interna do recipiente atue como um material de 'sacrifício'”, Liu disse. “Os COV são puxados para a superfície da parede do recipiente, o que permite que outros objetos armazenados no interior permaneçam limpos.” Ela disse 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 de revestir as superfícies de materiais armazenados do que outras abordagens, incluindo placas de Petri seladas e dessecadores a vácuo de última geração. experimentos, desenvolvendo um modelo teórico que caracterizasse com precisão o que acontecia dentro dos contêineres. Preston disse que o modelo permitirá que eles refinem seus projetos e otimizem o desempenho do sistema no futuro. A pesquisa foi apoiada pela Autoridade de Equipamentos Compartilhados da Rice, pela Academia de Fellows da Universidade Rice, pelo Programa de Educação Avançada da Guarda Costeira dos Estados Unidos e por uma bolsa de Inovação em Edifícios. do Departamento de Energia (DE-SC0014664).