p (Phys.org) —Serendipity provou ser um ingrediente chave para as últimas nanopartículas descobertas na Rice University. As novas partículas de "ponto de lava" foram descobertas acidentalmente quando os pesquisadores descobriram uma maneira de usar gotículas derretidas de sal metálico para fazer cavidades, versões revestidas de um grampo nanotecnológico chamado pontos quânticos. p Os resultados aparecem online esta semana no jornal Nanotecnologia . Os pesquisadores também descobriram que os pontos de lava se organizam em padrões uniformemente espaçados em superfícies planas, graças em parte a um revestimento externo macio que pode alterar sua forma quando as partículas estão bem embaladas.

p "Estamos explorando o potencial de usar essas partículas como catalisadores para a produção de hidrogênio, como sensores químicos e como componentes em células solares, mas o ponto principal deste artigo é como fazemos esses materiais, "disse o co-autor Michael Wong, professor de engenharia química e biomolecular na Rice. "Nós criamos essa técnica de 'síntese de gotículas derretidas' e descobrimos que podemos usar o mesmo processo para fazer nanopartículas ocas a partir de vários tipos de elementos. O resultado é que essa descoberta é sobre toda uma família de partículas, em vez de uma composição específica. "

p Como seus primos de pontos quânticos, Os pontos de lava do arroz podem ser feitos de semicondutores como seleneto de cádmio e sulfeto de zinco.

p O laboratório de Wong tem trabalhado continuamente para melhorar a síntese de pontos quânticos por mais de cinco anos. Em 2007, A equipe de Wong descobriu uma maneira mais limpa e barata de sintetizar pontos quânticos de quatro patas - partículas menores do que uma célula viva que parecem versões minúsculas de tomadas infantis. Esses "nanojacks, "que também são chamados de tetrápodes quânticos, pode ser usado para colher a luz do sol em um novo tipo revolucionário de painel solar.

p O passo fundamental na descoberta de 2007 foi o uso de um surfactante chamado CTAB. Em 2010, a estudante de pós-graduação da Rice Sravani Gullapalli estava tentando refinar a síntese do "nanojack" ainda mais quando descobriu os pontos de lava.

p "Esta nova química para fazer os tetrápodes era bastante barata, mas estávamos procurando uma maneira ainda mais barata, "Wong disse." Sravani disse, 'Vamos nos livrar desse surfactante de fósforo caro e ver o que acontece.' Então ela fez, e essas pequenas coisas simplesmente apareceram na tela do microscópio eletrônico. "

p Wong relembrou a surpresa inicial da equipe. "Nós dissemos, 'O que está acontecendo aqui? Como você vai de nanojacks de quatro patas para essas pequenas bolas? '"

p Ele disse que a equipe levou mais de um ano para decifrar o mecanismo de formação incomum que produziu a cavidade, partículas de casca mole.

p Para fazer as partículas, Gullapalli adicionou três tipos de pó sólido - nitrato de cádmio, selênio e uma pequena quantidade de CTAB - para um solvente de óleo. Ela então aqueceu lentamente a mistura enquanto mexia. O nitrato de cádmio derreteu primeiro e formou minúsculas nanogotículas que não podem ser vistas a olho nu.

p "Nada acontece até que a temperatura continue subindo e o selênio derreta, "Gullapalli disse." O selênio derretido então envolve a gota de nitrato de cádmio, e o nitrato de cádmio se difunde e deixa um buraco onde antes ficava a gota. "

p Ela disse que a camada de seleneto de cádmio que envolve o buraco é nanocristalina e está envolvida em uma camada externa macia de selênio puro.

p Quando Gullapalli examinou os pontos de lava com um microscópio eletrônico de transmissão, ela descobriu que eles eram maiores do que os pontos quânticos padrão, cerca de 15-20 nanômetros de diâmetro. Os orifícios tinham cerca de 4-5 nanômetros de diâmetro. Ela também notou algo peculiar:quando sentados sozinhos, eles pareciam redondos, e quando bem embalado, a casca pareceu ficar comprimida, mesmo que os pontos vizinhos nunca tenham entrado em contato real entre si.

p "Essa é uma das reviravoltas dessa química estranha, "Wong disse." O solvente forma seu próprio surfactante durante este processo. O surfactante reveste as partículas e evita que elas se toquem, mesmo quando eles estão bem embalados. "

p A equipe de Wong descobriu mais tarde que poderia usar o método de gotículas derretidas para fazer pontos de lava de sulfeto de zinco, sulfeto de cádmio e seleneto de zinco.

p "Descobrimos que as partículas ocas se encontraram e até excederam algumas métricas de desempenho de pontos quânticos em um dispositivo de teste de célula solar, e continuamos a examinar como eles podem ser úteis, "Disse Gullapalli.