p O progresso tecnológico é freqüentemente impulsionado pela ciência dos materiais. Dispositivos de alta tecnologia requerem materiais "inteligentes" que combinam uma variedade de propriedades. Um exemplo atual impressionante são os nanotubos de carbono (CNTs) - folhas únicas de átomos de carbono enroladas em um cilindro. Esses tubos ultrafinos têm enorme resistência mecânica e condutividade elétrica. Eles também emitem luz fluorescente infravermelha, tornando-os detectáveis. Isso os torna materiais interessantes para a futura tecnologia de bioimagem, mas o mecanismo se mostrou surpreendentemente elusivo. p A frequência da luz infravermelha emitida pelos CNTs é alterada quando as moléculas orgânicas são fixadas na parte externa dos tubos. Isso fornece uma maneira de "sintonizar" a fluorescência, dependendo da finalidade necessária. Contudo, a origem da mudança de frequência é difícil de investigar, porque apenas algumas moléculas são realmente colocadas nos tubos. Os métodos padrão, portanto, lutam para localizá-los - uma tarefa do tipo agulha no palheiro.

p Agora, um trio de pesquisadores da Universidade Kyushu do Japão fez progressos na compreensão dessas mudanças de frequência no nível atômico. Em um estudo publicado em Nanoescala , eles relatam o uso da técnica de espectro-eletroquímica - aplicando um potencial elétrico ("eletro") a um material fluorescente, e medir a emissão de luz resultante ("espectro"). O uso de eletricidade revela os níveis de energia do elétron nos CNTs, ou seja, os orbitais em torno dos átomos. Isso é crucial, porque a fluorescência consiste em elétrons "excitados" movendo-se de um orbital para outro, em seguida, liberando energia na forma de luz.

p "A frequência da fluorescência dos CNTs depende das lacunas entre os níveis de energia do elétron, "explicam os autores principais." Essas lacunas, por sua vez, dependem de quais elementos estão ligados ao exterior dos nanotubos. Por exemplo, descobrimos que as moléculas que contêm bromo empurram os níveis de energia para mais perto em comparação com as moléculas com hidrogênio na mesma posição. "

p Isso diminui a lacuna, principalmente ao elevar o orbital mais ocupado, trazendo-o para mais perto dos orbitais vazios acima dele - e resulta em fluorescência com uma frequência mais baixa.

p As mudanças medidas nos estados eletrônicos eram consistentes com as mudanças fluorescentes. Isso confirmou que os níveis de energia do elétron eram a chave para o ajuste de frequência, permitindo aos pesquisadores descartar uma explicação alternativa baseada na estabilidade dos elétrons excitados. Parece que o efeito é causado principalmente pelo campo elétrico, ou dipolo, que é gerado quando as moléculas são ligadas aos CNTs. Este campo, por sua vez, depende da capacidade dessas moléculas de puxar elétrons para longe do carbono nos nanotubos.

p "Os CNTs fluorescentes podem desempenhar um grande papel na biomedicina, "dizem os autores." Nosso método de estudo, baseado em eletroquímica, permitirá que os pesquisadores entendam os materiais fluorescentes em todos os detalhes eletrônicos. No futuro próximo, isso abrirá o caminho para o ajuste fino dos CNTs, em termos de frequência óptica e brilho, por decoração química cuidadosamente dirigida. "

p O artigo, "Efeitos substituintes sobre os estados redox de nanotubos de carbono de parede única funcionalizados localmente revelados por espectroeletroquímica de fotoluminescência in situ, "foi publicado em Nanoescala .