Cientistas da Chalmers University of Technology desenvolveram uma nova maneira de estudar nanopartículas, uma de cada vez, e descobriram que partículas individuais que podem parecer idênticas na verdade podem ter propriedades muito diferentes. Os resultados, que pode ser importante no desenvolvimento de novos materiais ou aplicações, como sensores de hidrogênio para carros com células de combustível, será publicado em Materiais da Natureza .

"Fomos capazes de mostrar que você obtém insights mais profundos sobre a física de como os nanomateriais interagem com as moléculas em seu ambiente, olhando para as nanopartículas individuais, em vez de olhar para muitas delas ao mesmo tempo, que é o que geralmente é feito, "diz o professor associado Christoph Langhammer, quem liderou o projeto.

Ao aplicar uma nova abordagem experimental chamada nanospectroscopia plasmônica, o grupo estudou a absorção de hidrogênio em nanopartículas de paládio individuais. Eles descobriram que partículas com exatamente a mesma forma e tamanho podem apresentar diferenças de até 40 milibares na pressão na qual o hidrogênio é absorvido. O desenvolvimento de sensores que podem detectar vazamentos de hidrogênio em carros movidos a células de combustível é um exemplo de onde esse novo entendimento pode se tornar valioso no futuro.

“Um dos principais desafios ao trabalhar com sensores de hidrogênio é projetar materiais cuja resposta ao hidrogênio seja tão linear e reversível quanto possível. a compreensão fundamental adquirida das razões subjacentes às diferenças entre partículas individuais aparentemente idênticas e como isso torna a resposta irreversível em uma certa faixa de concentração de hidrogênio pode ser útil, "diz Christoph Langhammer.

Outros analisaram nanopartículas individuais, uma de cada vez, mas a nova abordagem introduzida pela equipe de Chalmers usa luz visível com baixa intensidade para estudar as partículas. Isso significa que o método não é invasivo e não perturba o sistema que está investigando, por exemplo, aquecendo-o.

"Ao estudar nanopartículas individuais, você precisa enviar algum tipo de sonda para perguntar à partícula 'o que você está fazendo?'. Isso geralmente significa focalizar um feixe de elétrons ou fótons de alta energia ou uma sonda mecânica em um volume muito pequeno. Você então rapidamente obtêm densidades de energia muito altas, o que pode perturbar o processo que você deseja examinar. Este efeito é minimizado em nossa nova abordagem, que também é compatível com as condições ambientais, o que significa que podemos estudar nanopartículas, uma de cada vez, o mais próximo possível de um ambiente realista ", diz Christoph Langhammer.

Mesmo que eles já tenham atingido o nível em que seus resultados estão prontos para serem publicados, Christoph Langhammer acredita que eles apenas arranharam a superfície do que sua descoberta e metodologia experimental desenvolvida levará em relação a pesquisas futuras. Ele espera que tenham ajudado a estabelecer um novo paradigma experimental, onde olhar para nanopartículas individualmente se tornará padrão no mundo científico.

"Não é bom o suficiente para olhar, e assim obter uma média de, centenas ou milhões de partículas se você quiser entender os detalhes de como as nanopartículas se comportam em diferentes ambientes e aplicações. Você tem que olhar para os individuais, e descobrimos uma nova maneira de fazer isso. "

"Minha própria visão de longo prazo é aplicar nosso método a processos e materiais mais complexos, e empurrar os limites em termos de quão pequenas as nanopartículas podem ser para que possamos medi-las. Esperançosamente, pelo caminho, teremos uma visão ainda mais profunda do fascinante mundo dos nanomateriais. "