p Um laboratório da Rice University encontrou uma maneira de transformar fibra de carbono comum em pontos quânticos de grafeno, minúsculas partículas de matéria com propriedades que se espera serem úteis na eletrônica, aplicações ópticas e biomédicas. p O cientista do laboratório de materiais do Rice, Pulickel Ajayan, em colaboração com colegas na China, Índia, Japão e Texas Medical Center, descobriu um processo químico de uma etapa que é marcadamente mais simples do que as técnicas estabelecidas para fazer pontos quânticos de grafeno. Os resultados foram publicados online este mês no jornal da American Chemical Society Nano Letras .

p "Tem havido várias tentativas de fazer pontos quânticos baseados em grafeno com propriedades eletrônicas e luminescentes específicas usando decomposição química ou litografia de feixe eletrônico de camadas de grafeno, "disse Ajayan, Benjamin M. e Mary Greenwood Anderson de Rice, Professores de Engenharia Mecânica e Ciência de Materiais e de Química. “Pensamos que, como esses nanodomínios de carbonos grafitados já existem nas fibras de carbono, que são baratos e abundantes, por que não usá-los como precursores? "

p Pontos quânticos, descoberto na década de 1980, são semicondutores que contêm um gap dependente do tamanho e da forma. Estas estruturas têm sido promissoras para aplicações que vão desde computadores, LEDs, células solares e lasers para dispositivos de imagens médicas. Os pontos quânticos baseados em carbono com menos de 5 nanômetros produzidos em massa através do processo químico úmido descoberto em Rice são altamente solúveis, e seu tamanho pode ser controlado por meio da temperatura na qual são criados.

p Os pesquisadores do Rice estavam tentando outro experimento quando se depararam com a técnica. "Tentamos oxidar seletivamente a fibra de carbono, e descobrimos que era muito difícil, "disse Wei Gao, um estudante de pós-graduação da Rice que trabalhou no projeto com o autor principal Juan Peng, um estudante visitante da Universidade de Nanjing que estudou no laboratório de Ajayan no ano passado. "Acabamos com uma solução e decidimos observar algumas gotas com um microscópio eletrônico de transmissão."

p As manchas que viram eram pedaços de grafeno ou, mais precisamente, nanodomínios oxidados de grafeno extraídos por tratamento químico de fibra de carbono. "Isso foi uma surpresa completa, "Disse Gao." Nós os chamamos de pontos quânticos, mas eles são bidimensionais, então o que realmente temos aqui são discos quânticos de grafeno. "Gao disse que outras técnicas são caras e levam semanas para fazer pequenos lotes de pontos quânticos de grafeno." Nosso material inicial é barato, fibra de carbono disponível comercialmente. Em um tratamento de uma etapa, obtemos uma grande quantidade de pontos quânticos. Acho que essa é a maior vantagem do nosso trabalho, " ela disse.

p Outras experiências revelaram informações interessantes:o tamanho dos pontos, e, portanto, suas propriedades fotoluminescentes, poderia ser controlado por meio do processamento em temperaturas relativamente baixas, de 80 a 120 graus Celsius. "Aos 120, 100 e 80 graus, temos azul, pontos luminosos verdes e amarelos, " ela disse.

p Eles também descobriram que as bordas dos pontos tendem a preferir a forma conhecida como ziguezague. A borda de uma folha de grafeno - a forma de carbono com um átomo de espessura - determina suas características elétricas, e os ziguezagues são semicondutores.

p Suas propriedades luminescentes dão potencial de pontos quânticos de grafeno para imagens, análise de proteína, rastreamento de células e outras aplicações biomédicas, Disse Gao. Testes no MD Anderson Cancer Center de Houston e no Baylor College of Medicine em duas linhas de câncer de mama humano mostraram que os pontos encontraram facilmente seu caminho para o citoplasma das células e não interferiram em sua proliferação.

p "Os pontos quânticos verdes produziram uma imagem muito boa, "disse a coautora Rebeca Romero Aburto, um estudante de graduação no Ajayan Lab que também estuda no MD Anderson. "A vantagem dos pontos de grafeno sobre os fluoróforos é que sua fluorescência é mais estável e eles não fotobranqueamento. Eles não perdem sua fluorescência tão facilmente. Eles têm um limite de profundidade, então eles podem ser bons para estudos in vitro e in vivo (pequenos animais), mas talvez não seja ideal para tecidos profundos em humanos.

p "Mas tudo tem que começar no laboratório, e esta poderia ser uma abordagem interessante para explorar mais a bioimagem, "Romero Alburto disse." No futuro, esses pontos quânticos de grafeno podem ter alto impacto porque podem ser conjugados com outras entidades para aplicações de detecção, também."