p A perspectiva de transformar carvão em partículas fluorescentes pode parecer boa demais para ser verdade, mas a possibilidade existe, graças aos cientistas da Rice University. p O laboratório de arroz do químico James Tour encontrou métodos simples para reduzir três tipos de carvão em pontos quânticos de grafeno (GQDs), discos microscópicos de óxido de grafeno com a espessura de um átomo que poderiam ser usados ​​em imagens médicas, bem como em detecção, aplicações eletrônicas e fotovoltaicas.

p A descoberta foi relatada hoje no jornal Nature Communications .

p Os intervalos de banda determinam como um material semicondutor transporta uma corrente elétrica. Em pontos quânticos, os intervalos de banda são responsáveis ​​por sua fluorescência e podem ser ajustados alterando o tamanho dos pontos. O processo da Tour e da empresa permite uma medida de controle sobre seu tamanho, geralmente de 2 a 20 nanômetros, dependendo da origem do carvão.

p Existem muitas maneiras de fazer GQDs agora, mas a maioria é cara e produz quantidades muito pequenas, Tour disse. Embora outro laboratório da Rice tenha encontrado uma maneira no ano passado de fazer GQDs de fibra de carbono relativamente barata, carvão promete maiores quantidades de GQDs ainda mais baratos em uma etapa química, ele disse.

p "Queríamos ver o que há no carvão que pode ser interessante, então, passamos por um procedimento de oxidação muito simples, "Tour explicou. Isso envolvia esmagar o carvão e banhá-lo em soluções ácidas para quebrar as ligações que mantêm os minúsculos domínios do grafeno juntos.

p "Você não pode simplesmente pegar um pedaço de grafeno e facilmente picá-lo tão pequeno, " ele disse.

p A Tour contou com o laboratório do químico Rice e coautor Angel Martí para ajudar na caracterização do produto. Acontece que diferentes tipos de carvão produzem diferentes tipos de pontos. GQDs eram derivados de carvão betuminoso, antracite e coca, um subproduto do refino de petróleo.

p Os carvões foram sonicados em ácidos nítrico e sulfúrico e aquecidos por 24 horas. O carvão betuminoso produziu GQDs entre 2 e 4 nanômetros de largura. A Coca produziu GQDs entre 4 e 8 nanômetros, e antracito fez estruturas empilhadas de 18 a 40 nanômetros, com pequenas camadas redondas sobre maiores, camadas mais finas. (Só para ver o que aconteceria, os pesquisadores trataram flocos de grafite com o mesmo processo e obtiveram flocos de grafite menores.)

p Tour disse que os pontos são solúveis em água, e os primeiros testes mostraram que não são tóxicos. Isso oferece a promessa de que os GQDs podem servir como antioxidantes eficazes, ele disse.

p Imagens médicas também podem se beneficiar muito, como os pontos mostram um desempenho robusto como agentes fluorescentes.

p "Um dos problemas com as sondas padrão em espectroscopia fluorescente é que quando você as carrega em uma célula e as atinge com lasers de alta potência, você os vê por uma fração de segundo a mais de alguns segundos, e é isso, "Martí disse." Eles ainda estão lá, mas eles foram foto-branqueados. Eles não ficam mais fluorescentes. "

p Os testes no laboratório de Martí mostraram que os GQDs resistem ao branqueamento. Depois de horas de excitação, Martí disse, a resposta fotoluminescente dos GQDs provenientes do carvão foi pouco afetada.

p Isso poderia torná-los adequados para uso em organismos vivos. "Porque eles são tão estáveis, eles poderiam, teoricamente, tornar a imagem mais eficiente, " ele disse.

p Uma pequena mudança no tamanho de um ponto quântico - tão pequeno quanto uma fração de nanômetro - muda seus comprimentos de onda fluorescentes por um fator mensurável, e isso se provou verdadeiro para os GQDs de carvão, Martí disse.

p O baixo custo também será um empate, de acordo com o Tour. "Grafite custa $ 2, 000 por tonelada para o melhor que existe, do Reino Unido., "disse ele." Grafite mais barata custa US $ 800 a tonelada da China. E o carvão custa US $ 10 a US $ 60 a tonelada.

p "O carvão é o material mais barato que você pode obter para a produção de GQDs, e descobrimos que podemos obter um rendimento de 20%. Portanto, esta descoberta pode realmente mudar a indústria de pontos quânticos. Vai mostrar ao mundo que dentro do carvão estão essas estruturas muito interessantes que têm valor real. "