p O desenvolvimento de nanomateriais funcionais tem sido um marco importante na história da ciência dos materiais. Nanopartículas com diâmetros variando de 5 a 500 nm têm propriedades sem precedentes, como alta atividade catalítica, em comparação com suas contrapartes de material a granel. Além disso, conforme as partículas se tornam menores, fenômenos quânticos exóticos tornam-se mais proeminentes. Isso permitiu que os cientistas produzissem materiais e dispositivos com características que haviam sido apenas sonhadas, especialmente nas áreas de eletrônica, catálise, e óptica. p Mas e se formos menores? Sub-nanopartículas (SNPs) com tamanhos de partícula em torno de 1 nm são agora consideradas uma nova classe de materiais com propriedades distintas devido à predominância de efeitos quânticos. O potencial inexplorado dos SNPs chamou a atenção dos cientistas da Tokyo Tech, que estão atualmente enfrentando os desafios que surgem neste campo quase inexplorado. Em um estudo recente publicado no Jornal da American Chemical Society , uma equipe de cientistas do Laboratório de Química e Ciências da Vida, liderado pelo Dr. Takamasa Tsukamoto, demonstrou uma nova abordagem de triagem molecular para encontrar SNPs promissores.

p Como seria de esperar, a síntese de SNPs é atormentada por dificuldades técnicas, ainda mais para aqueles que contêm vários elementos. Dr. Tsukamoto explica:"Mesmo SNPs contendo apenas dois elementos diferentes mal foram investigados porque a produção de um sistema de escala subnanômetro requer um controle fino da proporção de composição e tamanho de partícula com precisão atômica." Contudo, essa equipe de cientistas já havia desenvolvido um novo método pelo qual os SNPs poderiam ser feitos de diferentes sais de metal com extremo controle sobre o número total de átomos e a proporção de cada elemento.

p Sua abordagem se baseia em dendrímeros (ver Figura 1), um tipo de molécula simétrica que se ramifica radialmente para fora como árvores brotando em um centro comum. Os dendrímeros servem como um modelo no qual os sais de metal podem ser acumulados com precisão na base dos ramos desejados. Subseqüentemente, através da redução química e oxidação, Os SNPs são sintetizados com precisão na estrutura do dendrímero. Os cientistas usaram esse método em seu estudo mais recente para produzir SNPs com várias proporções de óxidos de índio e estanho e, em seguida, exploraram suas propriedades físico-químicas.

p Uma descoberta peculiar foi que estados eletrônicos incomuns e conteúdo de oxigênio ocorreram em uma proporção de índio para estanho de 3:4 (ver Figura 2). Esses resultados foram inéditos mesmo em estudos de nanopartículas com tamanho e composição controlados, e os cientistas os atribuíram a fenômenos físicos exclusivos da escala sub-nanométrica. Além disso, eles descobriram que as propriedades ópticas dos SNPs com esta proporção elementar eram diferentes não apenas daquelas dos SNPs com outras proporções, mas também de nanopartículas com a mesma proporção. Conforme mostrado na Figura 3, os SNPs com esta proporção eram amarelos em vez de brancos e exibiam fotoluminescência verde sob irradiação ultravioleta.

p A exploração das propriedades do material em escala sub-nanométrica provavelmente levará à sua aplicação prática em produtos eletrônicos e catalisadores de próxima geração. Este estudo, Contudo, é apenas o começo no campo dos materiais sub-nanométricos, como o Dr. Tsukamoto conclui:"Nosso estudo marca a primeira descoberta de funções exclusivas em SNPs e seus princípios subjacentes por meio de uma pesquisa de triagem sequencial. Acreditamos que nossas descobertas servirão como o passo inicial para o desenvolvimento de um quantum ainda desconhecido materiais dimensionados. " O mundo sub-nanométrico espera por você!