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  • Os cientistas inventam duradouros, material emissor de infravermelho próximo

    Pesquisadores da Universidade da Geórgia desenvolveram um novo material que emite um brilho infravermelho de longa duração após um único minuto de exposição à luz solar. Ao misturá-lo com tinta, eles conseguiram desenhar uma imagem do logotipo da universidade cuja luminescência só pode ser vista com um dispositivo de visão noturna. Crédito:Zhengwei Pan / UGA

    Materiais que emitem luz visível após serem expostos à luz solar são comuns e podem ser encontrados em tudo, desde sinalização de emergência até adesivos que brilham no escuro. Mas até agora, os cientistas tiveram pouco sucesso na criação de materiais que emitem luz na faixa do infravermelho próximo, uma parte do espectro que só pode ser vista com o auxílio de dispositivos de visão noturna.

    Em um artigo publicado na primeira edição online da revista Materiais da Natureza, Contudo, Cientistas da Universidade da Geórgia descrevem um novo material que emite uma longa duração, brilho próximo ao infravermelho após um único minuto de exposição à luz solar. Principal autor Zhengwei Pan, professor associado de física e engenharia no Franklin College of Arts and Sciences e na Faculdade de Engenharia, disse que o material tem potencial para revolucionar o diagnóstico médico, dar às agências militares e policiais uma fonte "secreta" de iluminação e fornecer a base para células solares altamente eficientes.

    "Quando você traz o material para qualquer lugar fora de um edifício, um minuto de exposição à luz pode criar uma liberação de 360 ​​horas de luz infravermelha, "Pan disse." Pode ser ativado por luz fluorescente interna também, e tem muitas aplicações possíveis. "

    O material pode ser fabricado em nanopartículas que se ligam às células cancerosas, por exemplo, e os médicos podiam visualizar a localização de pequenas metástases que, de outra forma, poderiam passar despercebidas. Para uso militar e policial, o material pode ser moldado em discos de cerâmica que servem como uma fonte de iluminação que apenas aqueles que usam óculos de visão noturna podem ver. De forma similar, o material pode ser transformado em pó e misturado em uma tinta cuja luminescência é visível apenas para alguns selecionados.

    Zhengwei Pan, professor associado de física e engenharia, e o pesquisador de pós-doutorado Feng Liu está em uma sala escura, usando apenas seus discos de cerâmica recentemente inventados que emitem luz infravermelha próxima como fonte de iluminação. Seu material fosforescente também foi misturado à tinta que foi usada para criar o logotipo UGA atrás deles. Não há outra fonte de iluminação na sala; sem a ajuda de um dispositivo de visão noturna, a imagem ficaria completamente escura. (Os parâmetros de imagem são automáticos, ISO 200, 3-4 segundos de tempo de exposição usando um monocular de visão noturna). Crédito:Zhengwei Pan / UGA

    O ponto de partida para o material de Pan é o íon cromo trivalente, um conhecido emissor de luz infravermelha. Quando exposto à luz, seus elétrons no estado fundamental movem-se rapidamente para um estado de energia superior. À medida que os elétrons voltam ao estado fundamental, a energia é liberada como luz infravermelha próxima. O período de emissão de luz é geralmente curto, normalmente na ordem de alguns milissegundos. A inovação no material do Pan, que usa matriz de zinco e galogermanato para hospedar os íons trivalentes de cromo, é que sua estrutura química cria um labirinto de "armadilhas" que capturam a energia de excitação e a armazenam por um período prolongado. À medida que a energia armazenada é liberada termicamente de volta para os íons de cromo em temperatura ambiente, o composto emite persistentemente luz infravermelha por um período de até duas semanas.

    Em um processo que Pan compara ao aperfeiçoamento de uma receita, ele, o pesquisador de pós-doutorado Feng Liu e o estudante de doutorado Yi-Ying Lu passaram três anos desenvolvendo o material. As versões iniciais emitiam luz por minutos, mas por meio de modificações nos ingredientes químicos e na preparação - apenas as quantidades certas de temperatura e tempo de sinterização - eles foram capazes de aumentar o pós-luminescência de minutos para dias e, em última análise, semanas.

    "Mesmo agora, não achamos que encontramos o melhor composto, "Disse Pan." Vamos ajustar continuamente os parâmetros para que possamos encontrar um muito melhor. "

    Os pesquisadores passaram mais um ano testando o material - dentro e fora de casa, bem como em dias ensolarados, dias nublados e dias chuvosos - para provar sua versatilidade. Eles colocaram em água doce, água salgada e até mesmo uma solução de alvejante corrosiva por três meses e não encontrou nenhuma diminuição no desempenho.

    Além de explorar aplicações biomédicas, A equipe do Pan pretende usá-lo para coletar, armazenar e converter energia solar. “Este material tem uma capacidade extraordinária de capturar e armazenar energia, "Pan disse, "então isso significa que é um bom candidato para tornar as células solares significativamente mais eficientes."


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