p Pesquisadores da Universidade da Geórgia estão dando um novo significado à frase "transformando ferrugem em ouro" - e tornando o uso do ouro em ambientes de pesquisa e aplicações industriais muito mais acessível. p A pesquisa é semelhante a um tipo de alquimia moderna, disse Simona Hunyadi Murph, professor adjunto do departamento de física e astronomia da UGA Franklin College of Arts and Sciences. Os pesquisadores combinam pequenas quantidades de nanopartículas de ouro com nanopartículas de ferrugem magnética para criar uma nanoestrutura híbrida que retém as propriedades do ouro e da ferrugem.

p "Alquimistas medievais tentaram criar ouro a partir de outros metais, "ela disse." Isso é mais ou menos o que fizemos com nossa pesquisa. Não é alquimia real, no sentido medieval, mas é uma espécie de versão do século 21 ".

p O ouro tem sido um recurso valioso para a indústria, Medicina, odontologia, computadores, eletrônica e aeroespacial, entre outros, devido às propriedades físicas e químicas únicas que o tornam inerte e resistente à oxidação. Mas por causa de seu alto custo e oferta limitada, projetos de grande escala usando ouro podem ser proibitivos. Na nanoescala, Contudo, usar uma quantidade muito pequena de ouro é muito mais acessível.

p No novo estudo publicado neste verão no Journal of Physical Chemistry C , os pesquisadores usaram a química da solução para reduzir os íons de ouro em uma estrutura metálica de ouro usando citrato de sódio. Nesse processo, se outros ingredientes - ferrugem, neste caso - estiverem presentes no pote de reação durante o processo de transformação, as estruturas metálicas de ouro nucleadas e crescem sobre esses "ingredientes, "também conhecido como suportes.

p "Estamos muito entusiasmados em compartilhar nossas novas descobertas. Quando os pesquisadores estão olhando para o ouro como um material potencial para pesquisa, falamos sobre como o ouro é caro. Pela primeira vez, conseguimos criar uma nova classe de produtos mais baratos, altamente eficiente, não tóxico, nanomateriais híbridos magneticamente reutilizáveis ​​que contêm um material muito mais abundante - ferrugem - do que o ouro de metal nobre típico, "disse Murph, que também é um cientista principal do Diretório de Segurança Nacional do Laboratório Nacional de Savannah River em Aiken, Carolina do Sul.

p Quando os materiais são divididos em tamanho para atingir dimensões de escala nanométrica - 1-100 nanômetros, que é aproximadamente 100, 000 vezes menor que o diâmetro do cabelo humano - essas substâncias podem adquirir novas propriedades. Por exemplo, O ouro a granel não apresenta propriedades catalíticas; Contudo, em nanoescala, ouro é um catalisador eficiente, acelerando a mudança química para muitas reações, incluindo oxidação, produção de hidrogênio ou redução de compostos nitro aromáticos.

p Nanopartículas de ouro de diferentes tamanhos e formas exibem cores diferentes quando atingidas pela luz porque absorvem e espalham a luz em comprimentos de onda específicos, conhecido como ressonâncias plasmônicas. Essas ressonâncias plasmônicas são de particular interesse para aplicações biológicas. Se alguém iluminar as nanopartículas de ouro, a luz absorvida pode ser convertida em calor na mídia circundante, e se bactérias ou células cancerosas estão nas proximidades de tais nanopartículas de ouro, eles podem ser destruídos usando luz de comprimento de onda apropriado. Este fenômeno é conhecido como terapia fototérmica.

p Substituindo parte do nano-ouro por nano-ferrugem magnética, pesquisadores mostram que as nanoestruturas híbridas de ouro e ferrugem são capazes de aquecer fototermicamente a mídia circundante de forma tão eficiente quanto as nanopartículas de ouro puro. mesmo com uma concentração significativamente menor de ouro.

p "De certa forma, fizemos um pouco melhor do que alquimia, "disse George Larsen, co-investigador e pesquisador de pós-doutorado no Grupo para Inovação e Avanços em Ciências de Nanotecnologia no Laboratório Nacional de Savannah River, "porque essas novas nanopartículas híbridas não apenas se comportam melhor do que o ouro em alguns casos, mas também tem funcionalidade magnética. "

p Murph e sua equipe analisaram três formas diferentes de nanopartículas híbridas nessas esferas de pesquisa, anéis e tubos.

p "Uma nanopartícula de formato diferente significa que os átomos estão dispostos de forma diferente - em cubos, hexágonos ou triângulos, por exemplo, "disse ela." Um arranjo de átomos diferente significa diferentes densidades de empacotamento, espaçamento entre átomos, defeitos, área de superfície e energias de superfície. Diferentes formas levam a um aumento da área do átomo, que é exposta para catalisar uma reação química. Cientificamente falando, diferentes formas significam diferentes facetas cristalográficas e energia de superfície que podem levar a uma maior atividade catalítica e a diferentes produtos catalíticos.

p "Os resultados da nossa pesquisa mostraram que as nanopartículas híbridas em forma de anel e tubo provaram ser melhores materiais catalíticos do que as nanopartículas em forma de esfera devido à forma como os átomos estão dispostos na estrutura nesta nanoescala. Mais importante, as nanopartículas híbridas de ouro e ferrugem são catalisadores melhores do que as nanopartículas de ouro sozinhas, mesmo com uma quantidade significativamente menor de ouro.

p Quando essas nanopartículas híbridas de diferentes formatos foram expostas à luz de comprimento de onda específico, as esferas aqueciam a solução a temperaturas ligeiramente mais altas do que as nanopartículas em forma de anel ou tubo.

p "Isso poderia ter uma variedade de aplicações biológicas, como rastreamento, entrega de drogas ou imagiologia dentro do corpo, "Murph disse." Se você alimentar essas nanopartículas de ouro para as bactérias e brilhar a luz sobre elas, você poderia destruí-los usando apenas a luz. "

p As estruturas híbridas também podem ser usadas para novas aplicações, como sentir, tratamento de hipertermia, aplicativos de imagem médica de proteção e limpeza ambiental, incluindo agentes de contraste de imagem por ressonância magnética, detecção e manipulação de produtos.

p O estudo de pesquisa, "Nanopartículas híbridas multifuncionais de Fe2O3-Au para aquecimento plasmônico eficiente, "está disponível em www.jove.com/video/53598/multi… -efficient-plasmonic.