p Seja em materiais inovadores de alta tecnologia, chips de computador mais poderosos, farmacêuticos ou no campo das energias renováveis, as nanopartículas formam a base para uma ampla gama de novos desenvolvimentos tecnológicos. Devido às leis da mecânica quântica, tais partículas medindo apenas alguns milionésimos de milímetro podem se comportar de maneira completamente diferente em termos de condutividade, ótica ou robustez do que o mesmo material em escala macroscópica. Além disso, nanopartículas ou nanoclusters têm uma área de superfície cataliticamente eficaz muito grande em comparação com seu volume. Para muitas aplicações, isso permite economia de material, mantendo o mesmo desempenho. p Pesquisadores do Instituto de Física Experimental (IEP) da Universidade de Tecnologia de Graz desenvolveram um método para a montagem de nanomateriais conforme desejado. Eles permitem que gotículas de hélio superfluido com uma temperatura interna de 0,4 Kelvin (ou seja, menos 273 graus Celsius) voem através de uma câmara de vácuo e introduzam seletivamente átomos ou moléculas individuais nessas gotículas. "Lá, eles se aglutinam em um novo agregado e podem ser depositados em diferentes substratos, "explica o físico experimental Wolfgang Ernst da TU Graz. Ele tem trabalhado nesta chamada síntese de gotículas de hélio há vinte e cinco anos, o desenvolveu sucessivamente durante este tempo, e produziu pesquisas contínuas no mais alto nível internacional, realizado principalmente no "Cluster Lab 3, ", que foi criado especificamente para esse fim no IEP.

p Reforço das propriedades catalíticas

p No Nano Research , Ernst e sua equipe agora relatam a formação direcionada dos chamados clusters core-shell usando a síntese de gotículas de hélio. Os aglomerados têm um núcleo de prata de 3 nanômetros e uma camada de óxido de zinco com 1,5 nanômetro de espessura. O óxido de zinco é um semicondutor usado, por exemplo, em detectores de radiação para medir a radiação eletromagnética ou em fotocatalisadores para decompor poluentes orgânicos. A coisa especial sobre a combinação de materiais é que o núcleo de prata fornece uma ressonância plasmônica, isto é, ele absorve luz e, portanto, causa uma grande amplificação do campo de luz. Isso coloca os elétrons em um estado excitado no óxido de zinco circundante, formando assim pares elétron-buraco - pequenas porções de energia que podem ser usadas em outro lugar para reações químicas, como processos de catálise diretamente na superfície do cluster. "A combinação das duas propriedades do material aumenta imensamente a eficiência dos fotocatalisadores. Além disso, seria concebível o uso de tal material na divisão da água para a produção de hidrogênio, "diz Ernst, nomear um campo de aplicação.

p Nanopartículas para sensores laser e magnéticos

p Além da combinação de óxido de prata e zinco, os pesquisadores produziram outros aglomerados de núcleo-casca interessantes com um núcleo magnético dos elementos ferro, cobalto ou níquel e uma casca de ouro. O ouro também tem um efeito plasmônico e também protege o núcleo magnético da oxidação indesejada. Esses nanoclusters podem ser influenciados e controlados por lasers e por campos magnéticos externos e são adequados para tecnologias de sensor, por exemplo. Para essas combinações de materiais, medições de estabilidade dependentes da temperatura, bem como cálculos teóricos, foram realizados em colaboração com o grupo de teoria IEP liderado por Andreas Hauser e a equipe de Maria Pilar de Lara Castells (Instituto de Física Fundamental do Conselho Nacional de Pesquisa Espanhol CSIC, Madrid) e pode explicar o comportamento nas transições de fase, como a formação de ligas que se desvia das amostras de material macroscópico. Os resultados foram publicados no Journal of Physical Chemistry .

p Ernst agora espera que as descobertas dos experimentos sejam rapidamente transferidas para novos catalisadores "o mais rápido possível".