p Um mecanismo de formação de dióxido de cério nanocristalino (CeO2), um nanomaterial versátil, foi revelado por cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e da Universidade de New South Wales em Sydney, Austrália. Os resultados da pesquisa foram publicados em revista científica Química - Um Jornal Europeu . Esta descoberta potencialmente simplifica e alivia os processos sintéticos existentes de produção de CeO2 nanocristalino. p Partículas nanocristalinas de CeO2 são amplamente utilizadas, por exemplo, em catalisadores para tratamento de gás perigoso, em eletrodos para células de combustível de óxido sólido, em materiais de polimento para circuitos integrados avançados, em cosméticos de proteção solar, e em aplicações médicas como superóxido dismutase artificial. As sínteses industriais atuais de CeO2 nanocristalino são baseadas em processos sol-gel seguidos de tratamento térmico e / ou adição de reagentes aceleradores. Qualquer outro aprimoramento da estratégia sintética para nanocristais de CeO2 requer um melhor entendimento dos mecanismos envolvidos em sua formação em escala atômica.

p Dr. Atsushi Ikeda-Ohno da University of New South Wales, Austrália, junto com o Dr. Christoph Hennig do HZDR optou por uma abordagem multi-espectroscópica sofisticada que combina espalhamento de luz dinâmico e técnicas de raios-X baseadas em síncrotron. Essas investigações complexas envolveram o uso de duas instalações de síncrotron líderes mundiais da European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) em Grenoble, França, e SPring-8 em Hyogo, Japão.

p Monitoramento ao Vivo

p Pela primeira vez, os cientistas foram capazes de realizar uma observação in situ da evolução dos nanocristais. Até aqui, pouco se sabe sobre o mecanismo de formação de nanocristais de metal; principalmente porque faltavam técnicas analíticas apropriadas. As técnicas mais amplamente utilizadas para pesquisa de nanocristais de metal são microscopia eletrônica e difração de raios-X. Eles são poderosos o suficiente para visualizar a aparência dos nanocristais e adquirir suas informações de rede, mas eles não são aplicáveis ​​ao estado de solução onde ocorre a evolução dos nanocristais de metal. "Para investigar a formação de CeO2 nanocristalino em uma solução aquosa, combinamos diferentes técnicas espectroscópicas, incluindo espalhamento de luz dinâmico, espectroscopia de absorção de raios-X síncrotron, e espalhamento de raios-X de alta energia, "diz o Dr. Atsushi Ikeda-Ohno.

p As informações que os pesquisadores obtiveram são fundamentais para simplificar e amenizar o processo de síntese dos nanocristais de CeO2. Eles revelaram que nanopartículas de CeO2 de tamanho uniforme podem ser produzidas simplesmente pelo ajuste do pH do cério tetravalente (Ce (IV)) em uma solução aquosa sem subsequente tratamento físico / químico, como aquecimento ou adição de aceleradores químicos. Os cristais de CeO2 produzidos têm um tamanho de partícula uniforme de 2-3 nanômetros, independentemente das condições de preparação (por exemplo, pH e tipo de ajuste de pH). Este tamanho de partícula está exatamente na faixa que é interessante para aplicações industriais. Uma descoberta importante é que as espécies de solução mononuclear de Ce (IV) não resultam em cristais de CeO2 de tamanho nanométrico. O pré-requisito é a presença de espécies de solução oligomérica de Ce (IV), como dímeros ou trímeros.

p "Estamos realmente muito contentes que nossa abordagem multiespectroscópica também seja aplicável a qualquer outra pesquisa em nanocristais de metal. É por isso que este estudo contribui para uma área emergente de pesquisa em nanocristais de metal em um contexto mais amplo, "diz o Dr. Christoph Hennig." E a própria estação de medição do HZDR no ESRF oferece as melhores oportunidades possíveis para esta área de pesquisa de nanocristais de metal que contribui diretamente para aplicações industriais. "