Uma imagem de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) mostra que os compartimentos esféricos estão interconectados por meio de nanocanais. Crédito:S. Nunes
Um rápido, método seguro para preparar um material poroso 3-D que imita a forma de um favo de mel pode ter amplas aplicações em catálise, entrega de drogas, ou para filtrar o ar para remover poluentes ou vírus.
Tanto a estrutura de um favo de mel quanto a simetria de uma diatomácea são estruturas vivas complexas que compreendem padrões e formas que há muito fornecem inspiração para os cientistas. Uma aplicação recente é desenvolver materiais porosos hierárquicos artificiais que são estáveis, ainda tem uma grande área de superfície e a capacidade de extrair materiais seletivamente. Tem sido difícil, no entanto, construir essas estruturas em nanoescala devido à sua complexidade e repetibilidade do padrão em escalas de compartimentos individuais para toda a estrutura.
Uma equipe da KAUST, liderado por Suzana Nunes, propôs um método simples que, em apenas cinco minutos, pode produzir um filme flexível com uma estrutura hierárquica complexa que tem padrões repetidos de interconexão, poros com forma regular.
Com especialistas no Laboratório Central de Imagem e Caracterização, a equipe usou o copolímero em bloco denominado poliestireno-b-poli (acrilato de tertbutila) (PS-b-PtBA) para demonstrar este método. Eles testaram várias concentrações de PS-b-PtBA com diferentes misturas de solventes, fundir as soluções resultantes em placas de vidro e evaporá-las por diferentes períodos de tempo para promover a nucleação e o crescimento de cavidades com paredes de interconexão altamente porosas. O filme resultante foi então imerso em água para enxaguar o solvente e interromper a separação de fases.
"Ao usar este método, criamos uma plataforma importante para projetar materiais porosos artificiais que replicam sistemas porosos e complexos altamente ordenados que imitam a natureza, "explica o cientista pesquisador e autor principal Stefan Chisca." Estes têm uso potencial para separações, como filtragem de vírus, e para andaimes biológicos, como aqueles usados para regeneração óssea. "
As estruturas hierárquicas regulares repetidas são mostradas por imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) que ilustram como a estrutura em favo de mel se formou na superfície do material. Crédito:S. Nunes
O estudo é publicado hoje em Avanços da Ciência .
As estruturas hierárquicas regulares repetidas são mostradas por imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) que ilustram como a estrutura em favo de mel se formou dentro do material. Crédito:S. Nunes
