p Pesquisadores do Instituto de Pesquisa Científica e Industrial da Universidade de Osaka desenvolveram um novo método para determinar o grau de fibrilação na polpa de madeira. Aproveitando a birrefringência óptica intrínseca da celulose, eles foram capazes de medir a mudança morfológica através da distribuição de retardo óptico. Este trabalho pode levar a uma classificação clara e utilização inteligente de biomassa renovável, nanofibras de celulose. p Celulose, o principal componente estrutural da maioria das plantas, foi colhido pela humanidade por milênios como um importante biomaterial para roupas, papel, e estruturas de madeira. Mais recentemente, nanofibras de celulose foram produzidas, que têm a vantagem de várias funcionalidades derivadas dos cristais de cadeia estendida que compõem a celulose, incluindo birrefringência óptica. A birrefringência ocorre quando a velocidade efetiva da luz dentro de um material depende de sua polarização; nesse caso, se a luz é polarizada paralela ou perpendicular às cadeias de polímero.

p Agora, uma equipe de cientistas da Universidade de Osaka desenvolveu um sistema de análise óptica que pode quantificar diretamente o grau de fibrilação das polpas de madeira. A fibrilação é o processo de diminuir o agrupamento de moléculas de celulose em fibras de celulose em microescala para formar fibras em nanoescala. Em comparação com a medição meticulosa da largura das fibras com um microscópio eletrônico, esta técnica determina de forma rápida e fácil se as fibras de celulose estão alinhadas ou dispersas em orientações aleatórias. “Nosso sistema oferece critérios claros e quantificáveis ​​para classificar a qualidade das nanofibras de celulose, "diz o primeiro autor Kojiro Uetani.

p Isso é feito observando as fibras de celulose em uma célula de fluxo de quartzo com um microscópio de birrefringência. A amostra é iluminada por baixo com luz polarizada circularmente, que tem uma orientação de campo elétrico que gira no espaço como uma hélice. Regiões das fibras com grande birrefringência causarão um maior retardo óptico na fase da luz. Usando um microscópio de birrefringência, os pesquisadores conseguiram registrar esse valor pixel a pixel. Eles descobriram que tanto o retardo óptico médio quanto seu desvio padrão estavam correlacionados com o grau de fibrilação. Grandes valores de retardo foram associados a fibras de polpa intactas, enquanto valores menores foram observados com estrutura semelhante a um balão em polpas fibrilantes, e valores muito pequenos ocorreram com nanofibras dispersas.

p “Esperamos promover o controle preciso da estrutura e o uso avançado de polpas de madeira e nanofibras de celulose, "diz o autor sênior Masaya Nogi. Além dos resultados do artigo descrito acima, a equipe também confirmou que é possível determinar automaticamente o grau de fibrilação de amostras de polpa desconhecidas por aprendizado profundo de imagens de retardo. Espera-se que esse sistema leve a uma definição mais clara e automática do grau de fibrilação por inteligência artificial (IA) no futuro e se tornará uma tecnologia de análise chave para indicar a qualidade de materiais de celulose e nanofibras de celulose.