Minúsculas partículas de dióxido de titânio são encontradas como ingredientes-chave em tintas de parede, protetores solares, e pasta de dente; eles atuam como refletores de luz ou como abrasivos. No entanto, com a diminuição do tamanho das partículas e uma mudança correspondente em sua relação superfície-volume, suas propriedades mudam de modo que nanopartículas de dióxido de titânio cristalino adquirem capacidade catalítica:ativadas pelo componente UV na luz solar, eles quebram as toxinas ou catalisam outras reações relevantes.

Agora, A Dra. Katja Henzler e uma equipe de químicos do Helmholtz Center Berlin desenvolveram uma síntese para produzir nanopartículas em temperatura ambiente em uma rede de polímero. A análise deles, conduzido em BESSY II, Fonte de radiação síncrotron de Berlim, revelou a estrutura cristalina das nanopartículas. Isso representa um grande passo no uso de nanorreatores poliméricos, uma vez que, até recentemente, as nanopartículas tiveram que ser completamente aquecidas para que se cristalizassem. A última etapa de síntese pode ser poupada devido ao ambiente especial dentro da rede PNIPAM.

Os nanorreatores poliméricos da equipe de Henzler consistem em um núcleo de poliestireno cercado por uma rede de cadeias PNIPAM. Um composto de titânio foi adicionado a uma solução etanólica dos coloides de polímero, que desencadeou a formação de pequenas partículas de dióxido de titânio dentro da rede PNIPAM. Os experimentos do BESSY II mostraram que os químicos eram capazes de controlar a velocidade desses processos enquanto, ao mesmo tempo, afetavam a qualidade dos nanocristais que se formavam.

Usando a nova combinação de microscopia de raios-X e espectroscopia (NEXAFS-TXM, U41-SGM) em BESSY II, Henzler e a equipe de microscopia conseguiram mostrar que as nanopartículas estão homogeneamente distribuídas pelos nanorreatores poliméricos. Os pesquisadores examinaram suas amostras em um ambiente aquoso criogênico, que evita a formação de artefato devido à secagem da amostra. A análise mostrou que as nanopartículas têm uma estrutura cristalina. "Os nanocristais têm uma estrutura anatase tetragonal e essa estrutura cristalina é a chave para seu desempenho catalítico. Além disso, nosso novo método analítico nos permite controlar a qualidade das partículas sintetizadas para que possamos otimizá-las para aplicações relevantes, "diz Katja Henzler.