p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram uma nova metodologia que permite aos pesquisadores avaliar a composição química e a estrutura de partículas metálicas com um diâmetro de apenas 0,5 a 2 nm. Este avanço em técnicas analíticas permitirá o desenvolvimento e aplicação de materiais minúsculos nas áreas de eletrônica, biomedicina, química, e mais. p O estudo e o desenvolvimento de novos materiais permitiram inúmeros avanços tecnológicos e são essenciais na maioria dos campos da ciência, da medicina e bioengenharia à eletrônica de ponta. O projeto racional e a análise de materiais inovadores em escalas nanoscópicas nos permitem ultrapassar os limites dos dispositivos e metodologias anteriores para alcançar níveis sem precedentes de eficiência e novas capacidades. Esse é o caso das nanopartículas de metal, que estão atualmente no centro das atenções da pesquisa moderna por causa de suas inúmeras aplicações potenciais. Um método de síntese desenvolvido recentemente usando moléculas de dendrímero como modelo permite aos pesquisadores criar nanocristais metálicos com diâmetros de 0,5 a 2 nm (bilionésimos de um metro). Essas partículas incrivelmente pequenas, chamados de "subnano clusters" (SNCs), têm propriedades muito distintas, tais como sendo excelentes catalisadores para reações (eletro) químicas e exibindo fenômenos quânticos peculiares que são muito sensíveis a mudanças no número de átomos constituintes dos aglomerados.

p Infelizmente, os métodos analíticos existentes para estudar a estrutura de materiais e partículas em nanoescala não são adequados para a detecção de SNC. Um desses métodos, chamada espectroscopia Raman, consiste em irradiar uma amostra com um laser e analisar os espectros dispersos resultantes para obter uma impressão digital molecular ou perfil dos possíveis componentes do material. Embora a espectroscopia Raman tradicional e suas variantes tenham sido ferramentas valiosas para os pesquisadores, eles ainda não podem ser usados ​​para SNCs por causa de sua baixa sensibilidade. Portanto, uma equipe de pesquisa da Tokyo Tech, incluindo o Dr. Akiyoshi Kuzume, Prof. Kimihisa Yamamoto e colegas, estudou uma maneira de aprimorar as medições da espectroscopia Raman e torná-las competentes para a análise SNC (Figura).

p Um tipo particular de abordagem de espectroscopia Raman é chamada de espectroscopia Raman de superfície aprimorada. Em sua variante mais refinada, nanopartículas de ouro e / ou prata encerradas em uma fina casca de sílica inerte são adicionadas à amostra para amplificar os sinais ópticos e, assim, aumentar a sensibilidade da técnica. A equipe de pesquisa primeiro se concentrou em determinar teoricamente seu tamanho e composição ideais, onde os amplificadores ópticos de prata de 100 nm (quase o dobro do tamanho comumente usado) podem amplificar muito os sinais dos SNCs aderidos ao invólucro de sílica porosa. "Esta técnica espectroscópica gera seletivamente sinais Raman de substâncias que estão próximas à superfície dos amplificadores ópticos, "explica o Prof. Yamamoto. Para testar essas descobertas, eles mediram os espectros Raman de SNCs de óxido de estanho para ver se eles poderiam encontrar uma explicação em sua composição estrutural ou química para sua inexplicavelmente alta atividade catalítica em certas reações químicas. Ao comparar suas medições Raman com simulações estruturais e análises teóricas, eles encontraram novos insights sobre a estrutura das SNCs de óxido de estanho, explicando a origem da atividade catalítica específica dependente da atomicidade de SNCs de óxido de estanho.

p A metodologia empregada nesta pesquisa pode ter grande impacto no desenvolvimento de melhores técnicas analíticas e na ciência em subnanoescala. "A compreensão detalhada da natureza física e química das substâncias facilita o projeto racional de subnanomateriais para aplicações práticas. Métodos espectroscópicos altamente sensíveis irão acelerar a inovação de materiais e promover a subnanociência como um campo de pesquisa interdisciplinar, "conclui o prof. Yamamoto. Avanços como o apresentado por esta equipe de pesquisa serão essenciais para ampliar o escopo de aplicação de subnanomateriais em diversos campos incluindo biossensores, eletrônicos, e catalisadores.

p O estudo é publicado em Avanços da Ciência .