p Os pesquisadores estabeleceram uma abordagem para identificar a orientação de moléculas e ligações químicas em filmes finos híbridos orgânico-inorgânicos cristalinos depositados em substratos usando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e luz infravermelha polarizada com refletância total atenuada impressa em 3D (ATR) unidade. Este método barato com equipamento de nível de laboratório atinge rapidamente o modelo de estrutura cristalina de filmes extremamente finos de menos de 10 nm. p "Qualquer problema pode ser resolvido com um pouco de engenhosidade."

p Embora eles possam não ser os criadores desta citação, O trabalho recente de pesquisadores da Universidade da Prefeitura de Osaka para entender a orientação molecular do material de filme fino híbrido é um exemplo concreto de sua mensagem central. “Queríamos que todos tivessem acesso a esse conhecimento, "afirma o líder de pesquisa, Professor Masahide Takahashi da Escola de Graduação de Engenharia da OPU. Usando equipamentos de nível de laboratório com configurações ópticas imprimíveis em 3D, seu grupo de pesquisa estabeleceu um fácil, versátil, abordagem ainda altamente sensível para identificar a orientação de moléculas e ligações químicas em filme fino híbrido orgânico-inorgânico cristalino depositado em um substrato tão pequeno quanto 10 nm, "mesmo filme com três camadas moleculares, diz o professor. O trabalho deles foi publicado no dia 18 de junho em Ciência Química .

p O equipamento que eles usaram foi um espectrômetro que emprega uma técnica chamada espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e luz infravermelha polarizada com uma unidade de refletância total atenuada impressa em 3D (ATR) originalmente projetada. Os espectrômetros FT-IR são encontrados na maioria dos laboratórios em parte porque mostram quais moléculas são encontradas em uma amostra - mas não foram capazes de revelar a orientação tridimensional dessas moléculas em relação aos substratos. Isso é importante para a fabricação de dispositivos de película fina que podem ter nanômetros de tamanho, já que uma mudança imprevista na orientação molecular nesse nível pode causar a quebra de toda a estrutura do dispositivo.

p Convencionalmente, em espectroscopia FT-IR na configuração de transmissão, a luz infravermelha penetra do topo da amostra como um espeto. Este ponto estreito de entrada e saída não permite que a amostra interaja o suficiente com a luz para excitar as moléculas em seus estados quimicamente ligados. "Percebemos que, ao reorientar a amostra, poderíamos introduzir luz polarizada diretamente no substrato do filme fino, gerando uma onda evanescente que aquece a amostra, excitando certas moléculas e traindo sua orientação, "afirma Bettina Baumgartner, um pesquisador visitante da equipe.

p "Só precisávamos de um novo tipo de interface de amostra, "acrescenta o professor associado Kenji Okada. Foi aqui que a equipe projetou uma configuração óptica ATR totalmente nova que reflete a luz infravermelha polarizada por todo o substrato da amostra, permitindo que a equipe observe a vibração de todas as moléculas alinhadas com o componente do campo elétrico do luz infravermelha, revelando sua orientação. Qualquer laboratório com uma impressora 3D pode fazer essas configurações ópticas ATR.

p Este método, que a equipe usou para obter as informações estruturais do filme fino da estrutura metal-orgânica com um grau de orientação do cristal comparável à análise estrutural de raios-X, espera-se que seja um método útil em muitas situações na ciência dos materiais, como onde o controle de orientação está ligado ao controle de propriedades físicas, a melhoria funcional de materiais porosos usados ​​para CO ₂ capturar, e o desenvolvimento de novos catalisadores heterogêneos.