p Como uma atriz principal no tapete vermelho, nanofios - as estrelas da nanotecnologia - podem ser aprimorados por um pouco de joias, também. Não a variedade de diamantes e pérolas, mas o tipo formado por cadeias sinuosas de óxido de metal ou nanopartículas de metal nobre. p Embora a ciência saiba há algum tempo que tal ornamentação pode aumentar muito a área da superfície e alterar a química da superfície dos nanofios, engenheiros da Universidade de Stanford descobriram um método novo e mais eficaz de "decorar" nanofios que é mais simples e rápido do que as técnicas anteriores. Os resultados de seu estudo foram publicados recentemente na revista. Nano Letras .

p O desenvolvimento, dizem os pesquisadores, pode algum dia levar a melhores baterias de íon de lítio, células solares de película fina mais eficientes e catalisadores aprimorados que produzem novos combustíveis sintéticos.

p Estruturas semelhantes a árvores

p "Você pode pensar nisso como uma árvore. Os nanofios são o tronco, muito bom no transporte de elétrons, como seiva, mas limitado na área de superfície, "explicou Xiaolin Zheng, professor assistente de engenharia mecânica e autor sênior do estudo. "As decorações de nanopartículas adicionadas, como os chamamos, são como galhos e folhas, que se espalham e aumentam muito a área de superfície. "

p Na nanoescala, a área de superfície é muito importante em aplicações de engenharia, como células solares, baterias e, especialmente catalisadores, onde a atividade catalítica é dependente da disponibilidade de sítios ativos na superfície do material.

p "Maior área de superfície significa maior oportunidade para reações e, portanto, melhores capacidades catalíticas em, por exemplo, sistemas de separação de água que produzem combustível de hidrogênio de queima limpa a partir da luz solar, "disse Yunzhe Feng, um assistente de pesquisa no laboratório de Zheng e primeiro autor do estudo.

p Outras aplicações, como detecção de pequenas concentrações de produtos químicos no ar - de toxinas ou explosivos, por exemplo - também pode se beneficiar da maior probabilidade de detecção possibilitada pelo aumento da área de superfície.

p Uma centelha de ideia

p A chave para a descoberta da equipe de Stanford foi uma chama. Os engenheiros já sabiam há muito tempo que as nanopartículas poderiam ser aderidas aos nanofios para aumentar a área de superfície, mas os métodos para criá-los não foram muito eficazes na formação das tão desejadas estruturas de cadeia de nanopartículas porosas. Esses outros métodos provaram ser muito lentos e resultaram em um sistema muito denso, camada espessa de nanopartículas revestindo os fios, fazendo pouco para aumentar a área de superfície.

p Zheng e sua equipe se perguntaram se uma explosão rápida de chamas poderia funcionar melhor, então eles tentaram.

p Zheng mergulhou os nanofios em um gel à base de solvente de metal e sal, em seguida, seque-os ao ar antes de aplicar a chama. Em seu processo, o solvente queima em alguns segundos, permitindo que todas as nanopartículas importantes se cristalizem em estruturas semelhantes a ramos que se espalham a partir dos nanofios.

p "Ficamos um pouco surpresos com o quão bem funcionou, "disse Zheng." Funcionou maravilhosamente bem. "

p Usando sofisticados microscópios e espectroscópios no Stanford Nanocharacterization Laboratory, os engenheiros puderam dar uma boa olhada em suas criações.

p "Ele criou esses intrincados, gavinhas parecidas com cabelos cheias de muitos cantos e fendas, "disse Zheng. Os nanofios adornados parecem limpadores de tubos. A estrutura resultante aumenta a superfície muitas vezes em relação ao que existia antes, ela disse.

p Desempenho dramático, controle sem precedentes

p "As melhorias de desempenho até agora têm sido dramáticas, "disse In Sun Cho, um pós-doutorado no laboratório de Zheng e co-autor do artigo.

p Zheng e a equipe apelidaram a técnica de método sol-flame, para a combinação de solvente e chama que produz as estruturas de nanopartículas. O método parece geral o suficiente para funcionar com muitos materiais de nanofios e nanopartículas e, talvez mais importante, fornece um grau sem precedentes de controle de engenharia na criação de decorações de nanopartículas.

p A alta temperatura da chama e o breve tempo de recozimento garantem que as nanopartículas sejam pequenas e se espalhem uniformemente pelos nanofios. E, variando a concentração de nanopartículas na solução precursora e o número de vezes que os fios são revestidos por imersão, a equipe de Stanford foi capaz de variar o tamanho das decorações das nanopartículas de dezenas a centenas de nanômetros, e a densidade de dezenas a centenas de partículas por micrômetro quadrado.

p "Embora mais pesquisas sejam necessárias, essa precisão é crucial e pode impulsionar a adoção mais ampla do processo, "disse Zheng.