Se você olhasse para um nanotubo de carbono a olho nu, não veria muito mais do que pó preto, mas agora uma equipe de cientistas financiados pela UE desenvolveu uma nova maneira de tornar esses blocos de construção nanotecnológicos multifuncionais mais visíveis.

Nanotubos de carbono são estruturas que se assemelham a muitos hexágonos em forma de favo de mel, todos enrolados em um tubo cilíndrico sem costura. É difícil fazê-los emitir luz, pois são excelentes condutores elétricos e capturam a energia de outras espécies químicas luminescentes colocadas nas proximidades.

No entanto, agora a equipe pan-europeia descobriu maneiras de fazer uso da área de superfície relativamente alta dos nanotubos de carbono, que permite muitas outras moléculas, incluindo aqueles capazes de emitir luz, para se apegar a ele. Essas moléculas assumem a forma de substâncias químicas capazes de exibir a luz vermelha.

Como parte de um projeto da UE, pesquisadores da Bélgica, França, Alemanha, Hungria, A Itália e a Polônia prepararam e caracterizaram materiais luminescentes nos quais luminóforos orgânicos e inorgânicos adequadamente projetados são encapsulados em nano-contêineres (ou seja, nanotubos de carbono e gaiolas de coordenação) nos quais eles podem preservar e até mesmo melhorar sua emissão.

O objetivo final do projeto é criar uma biblioteca de módulos luminescentes emitidos em toda a região VIS-NIR para a produção de materiais híbridos funcionais superiores. A sintonia da cor da emissão é definida pelo convidado emissor, enquanto a versatilidade na aplicação final é controlada por meio da funcionalização química personalizada do hospedeiro.

“Participamos do projeto como um grupo de pesquisa especializado em estudos de compostos lantanídeos. Decidimos combinar suas propriedades de alta luminescência com as excelentes características mecânicas e elétricas dos nanotubos, "diz o professor Marek Pietraszkiewicz do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências de Varsóvia (IPC PAS), um dos parceiros do consórcio FINELUMEN.

Contudo, a equipe descobriu que não era apenas um caso simples de aderir a essas moléculas emissoras de luz, como a pesquisadora Valentina Utochnikova do IPC PAS explica:
"A anexação de complexos emissores de luz diretamente ao nanotubo é, Contudo, não favorável, porque o último, como um absorvedor de preto, extinguiria altamente a luminescência. "

Para combater essa absorção indesejada de luz, a equipe primeiro submeteu os nanotubos de carbono a uma reação térmica de 140 a 160 graus Celsius em uma solução de líquido iônico modificado com uma função azido terminal. A reação produz nanotubos revestidos com moléculas que atuam como ligações âncoras. De um lado, as âncoras são fixadas à superfície do nanotubo, e, por outro, podem anexar moléculas capazes de exibir luz visível. O terminal livre de cada link carrega uma carga positiva.

Nanotubos assim preparados são subsequentemente transferidos para outra solução contendo um complexo de lantanídeo carregado negativamente - tetraquis (4, 4, 4-trifluoro-1- (2-naftil-1, 3-butanedionato) európio.

"Os compostos de lantanídeos contêm elementos do grupo VI da tabela periódica e são muito atraentes para a fotônica, como são caracterizados por um alto rendimento quântico de luminescência e uma alta pureza de cor da luz emitida, "comenta Valentina Utochnikova.

Depois de dissolver em solução, complexos de európio carregados negativamente são capturados espontaneamente por terminais livres carregados positivamente de âncoras anexadas a nanotubos devido à interação eletrostática. Subseqüentemente, cada nanotubo é revestido de forma durável com moléculas capazes de emitir luz visível. Uma vez que a reação é concluída, os nanotubos modificados são então lavados e secos.

O resultado final é um pó fuliginoso que, quando exposto à radiação ultravioleta, emite luz vermelha graças aos complexos de lantanídeos ancorados aos nanotubos de carbono.

Ao tornar esses materiais o mais versáteis possível, há um enorme potencial para seu maior uso em bioimagem, dispositivos e sensores optoeletrônicos.