p Imagine se o vapor de água em sua respiração ou na ponta dos dedos revelasse padrões invisíveis em produtos comerciais - smartphones, laptops, licor caro - que verificava a autenticidade dos produtos e ajudava nos esforços contra a falsificação. p Imagine, também, se rápido, estábulo, e a mudança reversível de cor pode ser facilmente desenvolvida em sólidos, abrindo aplicativos promissores em telas coloridas, sinalização, sensores, e criptografia de informações.

p Uma equipe liderada por um químico da Universidade da Califórnia, Riverside, aproximou essa fantasia da realidade ao fabricar pela primeira vez filmes "plasmônicos" comutáveis ​​de cor de nanopartículas de prata, ou AgNPs. Até agora, essa mudança de cor das nanopartículas foi conseguida principalmente em líquidos, limitando seu potencial para aplicações práticas.

p "Ajuste rápido e reversível da cor plasmônica em filmes sólidos, um desafio até agora, é uma grande promessa para uma série de aplicações, "disse Yadong Yin, um professor de química, que liderou a equipe de pesquisa. "Nosso novo trabalho traz as nanopartículas de metal plasmônico para a vanguarda das aplicações de conversão de cor."

p Os resultados do estudo aparecem em Angewandte Chemie International Edition . O artigo de pesquisa foi designado um artigo VIP pelo jornal.

p Plasmonics

p Nanopartículas de metal plasmônico, como ouro e prata, têm propriedades ópticas especiais porque absorvem e dispersam a luz com eficiência em comprimentos de onda específicos. Suas cores podem ser alteradas mudando a distância entre suas partículas individuais - um recurso que a equipe de pesquisa de Yin aproveitou para desenvolver seu filme de comutação de cor plasmônica.

p Os pesquisadores revestiram um substrato de vidro com uma camada de borato de sódio, ou bórax. Em seguida, eles pulverizaram AgNPs sobre o bórax para formar um filme. Yin explicou que cada AgNP tem ligantes de cobertura em sua superfície que introduzem distância entre os AgNPs. Sem o tampão fornecido pelos ligantes, as nanopartículas se agrupariam.

p Aula de quimica

p Na presença de água ou umidade, o bórax se transforma em ácido bórico e libera íons hidroxila. Esses íons "desprotonam" um grupo químico dos ligantes, resultando na perda de um próton e na adição de uma carga negativa nos AgNPs. As forças de repulsão afastam as nanopartículas carregadas negativamente umas das outras. As nanopartículas, que são rosa, adquirir novas distâncias interpartículas, fazendo com que eles reflitam uma cor diferente:amarelo.

p Quando a umidade é removida, o ácido bórico se converte de volta em bórax pela captura de íons hidroxila, iniciando uma protonação do grupo químico do ligante. Isso causa uma redução nas cargas superficiais no ligante, enfraquecendo as forças de repulsão entre os AgNPs e fazendo com que eles se aproximem e se agregem. Com as distâncias entre partículas agora reduzidas, a cor do filme AgNP muda de amarelo para rosa, demonstrando reversibilidade total.

p “Através deste mecanismo, poderíamos alcançar rapidamente a troca de cor plasmônica do filme AgNP na presença ou ausência de umidade, "Yin disse." Em nossos experimentos, expusemos o filme AgNP à umidade de 80% de umidade relativa e descobrimos que a cor do filme mudou de rosa para vermelho, laranja, e finalmente amarelo. "

p Nas pontas dos dedos

p Fazendo uso da umidade relativa ao redor dos dedos humanos - tão alta quanto 100% - a equipe de Yin descobriu que os filmes AgNP podem mudar de cor em resposta à proximidade da ponta do dedo.

p "Isso permite um conveniente, rápido, e método sem toque que pode ser usado na criptografia de informações e autenticação de produtos, "Yin disse." Vários padrões de alta resolução podem ser criptografados com eficácia nos filmes AgNP por meio de um processo de litografia e, em seguida, descriptografados quando expostos à umidade na respiração humana ou nas pontas dos dedos. Outras aplicações previsíveis incluem comunicação segura e ambiente calorimétrico em tempo real ou monitoramento de saúde. "

p A equipe de Yin descobriu que os filmes AgNP responsivos à umidade mostraram reversibilidade e repetibilidade na troca de cor plasmônica por mais de 1, 000 ciclos.