p Fig.1 Padrão Hidasuki em grés Bizen
p Dos mistérios de produção de cores vermelhas em grés Bizen tradicional japonês a bactérias oxidantes de ferro para baterias de íon de lítio, O professor Jun Takada está na vanguarda da pesquisa em nanomateriais inovadores de óxido de ferro. p O professor Jun Takada está na Escola de Graduação em Ciências Naturais e Tecnologia da Universidade de Okayama. "Passei trinta anos investigando como o artesão era capaz de renderizar as belas cores vermelhas nas cerâmicas Bizen e Arita, "explica Takada." Essa pesquisa revelou o importante papel das partículas de óxido de ferro na produção das cores. Agora estou trabalhando em aplicações inovadoras de materiais de óxido de ferro em escala nanométrica produzidos por 'bactérias oxidantes de ferro'. Fiz uma transição da cerâmica fina e grés Bizen para células de combustível e biotecnologia! "
p A mercadoria Bizen tem uma história de mais de mil anos. A cerâmica tem cores marrons avermelhadas distintas 'hidasuki' ou 'marcadas com fogo' (Fig.1) e é produzida com argila rica em ferro extraída de campos de arroz na área de Bizen na província de Okayama. Curiosamente, as cores vermelhas são obtidas envolvendo-se o grés com palha e não envidraçando. Mas por que o canudo, que foi originalmente usado para separar peças de grés em fornos, produzem as cores vermelhas onde o canudo entra em contato com a superfície do barro?
p Fig.2 Óxido de ferro substituído com Al para novo pigmento vermelho.
p "Nossa pesquisa mostrou que a argila Bizen tinha um alto teor de ferro, menores concentrações de outros elementos, incluindo silício, cálcio, magnésio, e sódio, "explica Takada." Os padrões vermelhos são produzidos pela precipitação do corindo (α-Al2O3) seguido pela formação de hermatita (α-Fe2O3) ao seu redor durante o processo de resfriamento. "
p Mais especificamente, o potássio na palha reduz o ponto de fusão da superfície da argila Bizen, que leva à formação de um líquido de aproximadamente 50 micrômetros de espessura na superfície da argila quente, onde ocorrem as reações mencionadas. Além disso, a pesquisa identificou a formação de cristais tipo sanduíche de partículas de α-Fe2O3 / α-Al2O3 / α-Fe2O3 durante a reação no resfriamento lento. (Fig.1)
p "O principal resultado da pesquisa foi a importância da hematita na formação dos padrões de vermelho de hidasuki, "diz Takada." Nós também encontramos uma relação entre o crescimento das partículas de hematita e a cor do produto Bizen resultante. "
p Takada e colegas também produziram a chamada hematita substituída por Al, onde a substituição de Al suprimiu o crescimento de grãos de hematita e a cor do tom tornou-se mais forte com o aumento do alumínio. (Fig.2) Eles descobriram que partículas de cerca de 100 nm produziram vermelho amarelado, e tamanhos de partículas maiores levaram a cores vermelhas e eventualmente roxas escuras. Esta pesquisa finalmente permitiu aos pesquisadores produzir pós à base de hematita que não contêm elementos perigosos, como cromo ou chumbo, e aumenta a gama de aplicações desses materiais, Produzindo especialmente a decoração Aka-e nas louças Arita com esmalte.
p Fig.3 Novo óxido de ferro de cor vermelha
p Inspirado por sua pesquisa sobre partículas de hematita e óxido de ferro para a produção de cores vermelhas, Takada iniciou uma nova pesquisa sobre a preparação de tubos nanoestruturados e fibras de óxidos de ferro - conhecidos como óxidos de ferro biogênicos (BIOX) (Fig.3) - produzidos pelas chamadas bactérias oxidantes do ferro. "O precipitado marrom amarelado encontrado em uma nascente de água subterrânea é devido à presença de feixes fibrosos extracelulares produzidos por bactérias oxidantes de ferro, como Leptothrix ochracea, "diz Takada." Nossa pesquisa mostra que este material de aparência inútil tem algumas aplicações extremamente importantes. " a pesquisa de Takada sobre as propriedades físicas da matriz BIOX mostrou que este óxido de ferro tem um estado amorfo feito de estrutura híbrida orgânica / inorgânica de nanopartículas de tamanho ~ 3 nm de muitos elementos diferentes, incluindo carbono, fósforo, silício, e ferro.
p Aplicações importantes de BIOX incluem como um material de ânodo de baterias de íon-lítio, catalisadores, pigmentação de cor, e inovação baseada na alta afinidade desses materiais com as células humanas. "Nossos estudos sobre a formação de BIOX mostram que a secreção extracelular de polímeros bacterianos desencadeia deposição e ligação de inorgânicos aquáticos, como Fe, Si, e P, que resulta no híbrido orgânico / inorgânico único, "diz Takada." Este BIOX de baixo custo é um material ecológico e não tóxico funcional com uma ampla gama de aplicações, incluindo a produção de belas cerâmicas e artes, quais são as raízes desta pesquisa. "
