p Óxidos de metais diferentes costumam servir como fotocatalisadores em vários sistemas, como purificação de ar, reações de decomposição da água e até mesmo na produção de superfícies autolimpantes para vidros e espelhos. As propriedades físico-químicas de tais materiais podem ser melhoradas com a adição de nanopartículas, que transformam um óxido comum em um nanomaterial com novos recursos. Para realizar isso com sucesso, Contudo, é necessário entender os processos que ocorrem à medida que um nanocompósito está sendo formado, e ser capaz de controlá-los. Pesquisadores da Universidade ITMO, juntamente com seus colegas da França e dos EUA, demonstraram como um laser de femtossegundo pode ser usado para ajustar a estrutura e as propriedades dos nanocompósitos para filmes de dióxido de titânio preenchidos com nanopartículas de ouro. O artigo foi publicado na ACS Journal of Physical Chemistry C . p Algum tempo atrás, cientistas e engenheiros criaram uma série de materiais especiais capazes de acelerar processos químicos quando expostos à luz. Essas descobertas têm grandes implicações para a indústria - tais materiais podem ser usados ​​em uma ampla variedade de dispositivos, de purificadores de ar a células de combustível. Um desses materiais promissores é o dióxido de titânio, que pode ser infundido com nanopartículas de ouro para melhorar suas propriedades fotocatalíticas. A pesquisa neste campo é conduzida por pesquisadores da ITMO University.

p Na verdade, a fabricação de tais materiais compostos permanece um desafio. Filmes finos de dióxido de titânio e nanopartículas de ouro podem ser criados separadamente, mas o método de combinação desses dois componentes ainda não foi estabelecido. Existem certas dificuldades com a colocação de nanopartículas dentro dos filmes de óxido, e é ainda mais difícil controlar seu tamanho e distribuição. Um grupo internacional de pesquisadores, incluindo os da ITMO University, sugeriu o uso de radiação laser para atingir esse objetivo. "Se sujeitarmos esses materiais à radiação laser, tanto as partículas de ouro quanto as matrizes de dióxido de titânio ao seu redor mudam suas propriedades, "explica Maksim Sergeev, um associado de pesquisa na ITMO.

p Os pesquisadores da ITMO University e do Hubert Curien Laboratory realizaram um experimento, onde filmes finos de dióxido de titânio porífero foram impregnados com íons de ouro formando partículas rapidamente na escala de alguns nanômetros. Então, o material foi submetido à radiação laser. Descobriu-se que, com a irradiação a laser de femtossegundo devidamente escolhida, é possível controlar efetivamente o crescimento das nanopartículas sem danificar o material. Por exemplo, se o laser estiver se movendo a uma velocidade muito baixa, cavidades podem se formar em torno das nanopartículas recém-crescidas no filme de dióxido de titânio.

p “Juntamente com pesquisadores da Universidade do Arizona, desenvolvemos um modelo para explicar esse efeito que nos ajudou a determinar o campo de temperatura no material quando ele foi submetido à radiação laser. O modelo considerou a absorção ressonante em partículas metálicas, aprimoramento de campo local, geração fotoinduzida de elétrons não ligados, e fotoemissão. O material acabou esquentando mais quando continha partículas menores e maiores, embora sua temperatura ainda não fosse alta o suficiente para derreter ou destruir o material para os parâmetros de laser escolhidos corretamente, "elabora Tatiana Itina, Diretor de Pesquisa do Laboratório Hubert Curien do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica.

p Como resultado de experimentos e simulações, os pesquisadores agora podem entender melhor os mecanismos por trás da formação do filme nanocompósito e ter mais possibilidades de controlar suas propriedades. O uso de lasers para esses fins simplificará a produção de tais filmes de dióxido de titânio "banhados a ouro", o que tornará mais fácil implementá-los na indústria. Agora mesmo, Contudo, a tecnologia está longe de estar pronta e estudos adicionais estão em andamento.