Fabricação de nanopartículas, a produção de unidades de material com menos de 100 nanômetros de tamanho (100, 000 vezes menor do que uma bola de gude), está provando o ditado de que "coisas boas vêm em embalagens pequenas". As nanopartículas projetadas de hoje são componentes integrais de tudo, desde os nanocristais de pontos quânticos que colorem as telas brilhantes de televisores de última geração até os minúsculos pedaços de prata que ajudam as bandagens a proteger contra infecções. Contudo, empreendimentos comerciais que buscam lucrar com esses minúsculos blocos de construção enfrentam problemas de controle de qualidade que, se não for endereçado, pode reduzir a eficiência, aumentar os custos de produção e limitar o impacto comercial dos produtos que os incorporam.

Para ajudar a superar esses obstáculos, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e o Centro de Avaliação de Tecnologia Mundial (WTEC), sem fins lucrativos, defendem que os pesquisadores de nanopartículas, fabricantes e administradores "conectam os pontos" considerando seus desafios compartilhados de forma ampla e enfrentando-os coletivamente, em vez de individualmente. Isso inclui a transferência de conhecimento entre disciplinas, coordenar ações entre organizações e compartilhar recursos para viabilizar soluções.

As recomendações são apresentadas em um novo artigo na revista. Nanomateriais aplicados da ACS .

"Analisamos o panorama da fabricação de nanopartículas para identificar problemas comuns a diferentes materiais, processos e aplicativos, "disse o cientista físico do NIST Samuel Stavis, autor principal do artigo. "Resolver esses problemas pode fazer com que toda a empresa avance."

O novo documento fornece uma estrutura para entender melhor essas questões. É o culminar de um estudo iniciado por um workshop organizado pelo NIST que enfocou o desafio fundamental de reduzir ou mitigar a heterogeneidade, as variações inadvertidas no tamanho das nanopartículas, forma e outras características que ocorrem durante sua fabricação.

"A heterogeneidade pode ter consequências significativas na fabricação de nanopartículas, "disse o engenheiro químico do NIST e co-autor Jeffrey Fagan.

Em seu jornal, os autores observaram que as inovações mais lucrativas na fabricação de nanopartículas minimizam a heterogeneidade durante os estágios iniciais da operação, reduzindo a necessidade de processamento posterior. Isso diminui o desperdício, simplifica a caracterização e melhora a integração de nanopartículas em produtos, tudo isso economiza dinheiro.

Os autores ilustraram o ponto comparando a produção de nanopartículas de ouro e nanotubos de carbono. Por ouro, eles afirmaram, os custos de síntese inicial podem ser altos, mas a semelhança das nanopartículas produzidas requer menos purificação e caracterização. Portanto, eles podem ser transformados em uma variedade de produtos, como sensores, a custos relativamente baixos.

Em contraste, os nanotubos de carbono mais heterogêneos são menos caros para sintetizar, mas requerem mais processamento para produzir aqueles com as propriedades desejadas. Os custos adicionais durante a fabricação atualmente tornam os nanotubos práticos apenas para aplicações de alto valor, como dispositivos de lógica digital.

"Embora essas nanopartículas e seus produtos finais sejam muito diferentes, as partes interessadas em sua fabricação podem aprender muito com as melhores práticas uns dos outros, "disse o cientista de materiais do NIST e co-autor J. Alexander Liddle." Compartilhando conhecimento, eles podem ser capazes de melhorar ambas as operações aparentemente díspares. "

Encontrar maneiras como essa de conectar os pontos, os autores disseram, é extremamente importante para novos empreendimentos que buscam transferir tecnologias de nanopartículas do laboratório para o mercado.

"A fabricação de nanopartículas pode se tornar tão cara que o financiamento expira antes que o produto final possa ser comercializado, "disse o consultor de nanotecnologia da WTEC e co-autor Michael Stopa." Em nosso artigo, descrevemos várias oportunidades para aumentar as chances de que novos empreendimentos sobreviverão às suas jornadas por meio desse 'vale da morte' de transferência de tecnologia. "

Finalmente, os autores consideraram como os desafios e inovações de fabricação estão afetando o número cada vez maior de aplicações para nanopartículas, incluindo aqueles nas áreas de eletrônicos, energia, cuidados de saúde e materiais.