Pesquisadores da ETH liderados por Lucio Isa desenvolveram micropartículas com uma superfície rugosa, Superfície semelhante a framboesa que estabiliza as emulsões seguindo um novo princípio.

Pesquisadores liderados por Lucio Isa, Professor de Interfaces, Matéria flexível e montagem no Departamento de Materiais da ETH Zurique, criaram um novo tipo de partícula de sílica capaz de estabilizar emulsões de uma nova maneira. Uma emulsão é uma mistura finamente dispersa de dois líquidos imiscíveis, constituído por gotículas de um líquido dispersas no segundo.

Um exemplo comum disso é um molho para salada feito de azeite e vinagre:seus principais constituintes, vinagre (efetivamente água) e óleo, não misture por conta própria e deve ser batido vigorosamente para criar uma mistura uniforme. Se esta mistura for deixada em repouso, as gotículas de vinagre finamente dispersas se fundirão novamente e os líquidos se separarão completamente.

Diferentes emulsificantes necessários

É por isso que é necessário estabilizar as emulsões; isso pode ser alcançado usando vários emulsificantes diferentes, como surfactantes, polímeros ou proteínas. Já no início de 1900, os químicos britânicos W. Ramsden e S. U. Pickering também demonstraram que as emulsões podem ser estabilizadas usando partículas sólidas muito finas, como partículas esféricas de sílica (SiO2).

Nesse processo, as partículas entram espontaneamente e se ligam à interface entre os dois líquidos. Eles formam uma espécie de armadura em torno das gotículas e impedem sua fusão, estabilizando assim a emulsão praticamente indefinidamente. Contudo, até agora, isso exigia dois tipos de partículas:aquelas com superfícies hidrofílicas, ou seja, principalmente sentado na água, que estabilizam apenas emulsões de óleo em água e aquelas com superfícies hidrofóbicas, ou seja, principalmente sentado no óleo, que estabilizam apenas misturas de água com óleo.

Um emulsificante estabiliza ambas as emulsões

Agora, isso pode não ser mais necessário:os pesquisadores da ETH liderados por Isa tornaram as superfícies dessas minúsculas esferas de sílica ásperas, que medem de um a seis micrômetros de diâmetro, carregando-os com nanopartículas de sílica de um diâmetro muito menor. Como resultado, essas bolinhas tomam a forma de framboesas. Michele Zanini, um estudante de doutorado no grupo de Isa, foi capaz de alterar a rugosidade da superfície de forma controlada e criar uma coleção completa de tais partículas.

Em um estudo publicado recentemente em Nature Communications , os pesquisadores demonstraram que podem estabilizar os dois tipos de emulsão usando apenas um tipo dessas partículas em forma de framboesa. Isso depende unicamente do líquido em que as partículas são introduzidas antes da formação da emulsão. Se os pesquisadores adicionarem as partículas à fase de óleo, uma emulsão de água em óleo é formada. Por outro lado, eles são capazes de estabilizar uma emulsão de óleo em água (gotículas de óleo finamente dispersas em água), se eles dissolverem suas novas partículas na água primeiro. "Essas partículas podem, portanto, ser usadas como uma ferramenta universal para a criação de emulsões, "diz Isa.

Partículas grossas ficam presas mais cedo

Isso ocorre porque a superfície rugosa reduz a mobilidade das partículas através da superfície da gota, ele explica. "Embora eles avancem na superfície entre os líquidos, eles não podem se mover tão longe quanto as partículas de sílica comparáveis ​​com uma superfície lisa - as partículas ásperas ficam presas antes que possam alcançar a posição energeticamente mais favorável na interface, "diz o professor da ETH.

Com suas partículas em forma de framboesa, Isa e seus colegas lançaram as bases para pesquisas futuras nesta área, e eles registraram uma patente para seu novo processo de produção de partículas como estabilizadores de emulsão.

Novos aplicativos à vista

Existem muitas aplicações possíveis para essas partículas, designadamente sempre que houver necessidade de estabilizar as emulsões; por exemplo. na indústria química. Mesmo que esta pesquisa tenha sido focada em sistemas modelo de laboratório, os mesmos princípios podem ser estendidos ao uso de partículas ásperas de ocorrência natural como estabilizadores de emulsão, para encontrar outros usos potenciais na comida, cosméticos e indústria farmacêutica, embora mais pesquisas sejam necessárias nessa direção.