A pesquisa sobre a síntese de novos materiais pode levar a itens mais sustentáveis ​​e ecologicamente corretos, como painéis solares e diodos emissores de luz (LEDs). Cientistas do Ames National Laboratory e da Iowa State University desenvolveram um método de síntese coloidal para calcogenetos alcalino-terrosos. Este método permite controlar o tamanho dos nanocristais no material. Eles também foram capazes de estudar a química da superfície dos nanocristais e avaliar a pureza e as propriedades ópticas dos materiais envolvidos. Sua pesquisa é discutida no artigo "Alkaline-Earth Chalcogenide Nanocrystals:Solution-Phase Synthesis, Surface Chemistry, and Stability", publicado em ACS Nano .
Os calcogenetos alcalinos-terrosos são um tipo de semicondutor que vem despertando crescente interesse entre os cientistas. Eles têm uma variedade de aplicações possíveis, como bioimagem, LEDs e sensores térmicos. Esses compostos também podem ser usados ​​para fazer materiais ópticos como as perovskitas, que convertem luz em energia.

De acordo com Javier Vela, cientista do Ames Lab e professor de química John D. Corbett na Iowa State University, uma razão pela qual esses novos materiais são de interesse é porque "eles são compostos de elementos abundantes em terra e biocompatíveis, o que os torna alternativas favoráveis ​​em comparação com aos semicondutores tóxicos ou caros mais amplamente utilizados."

Vela explicou que os semicondutores mais usados ​​contêm chumbo ou cádmio, ambos elementos prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Além disso, a técnica mais popular que os cientistas usam para sintetizar esses materiais envolve reações de estado sólido. "Essas reações geralmente ocorrem em temperaturas extremamente altas (acima de 900 ° C ou 1652 ° F) e exigem tempos de reação que podem durar de dias a semanas", disse ele.

Por outro lado, Vela explicou que "a química em fase de solução (coloidal) pode ser realizada usando temperaturas muito mais baixas (abaixo de 300 ° C ou 572 ° F) e tempos de reação mais curtos". Assim, o método coloidal usado pela equipe de Vela requer menos energia e tempo para sintetizar os materiais.

A equipe de Vela descobriu que o método de síntese coloidal permitiu controlar o tamanho dos nanocristais. O tamanho do nanocristal é importante porque determina as propriedades ópticas de alguns materiais. Vela explicou que, alterando o tamanho das partículas, os cientistas podem influenciar a forma como os materiais absorvem a luz. "Isso significa que podemos sintetizar materiais que são mais adequados para aplicações específicas apenas alterando o tamanho do nanocristal", disse ele.

De acordo com Vela, o objetivo original da equipe era sintetizar perovskitas de calcogeneto alcalino-terrosos semicondutores, devido ao seu potencial uso em dispositivos solares. No entanto, para atingir esse objetivo, eles precisavam de uma compreensão mais profunda da química fundamental dos calcogenetos alcalino-terrosos. Eles optaram por se concentrar nesses materiais binários.

Vela disse que sua pesquisa preenche uma necessidade de melhorar a compreensão dos cientistas sobre materiais fotovoltaicos, luminescentes e termoelétricos que são feitos de elementos abundantes em terra e não tóxicos. Ele disse:"Esperamos que nossos desenvolvimentos com este projeto, em última análise, ajudem na síntese de nanomateriais mais complexos, como as perovskitas de calcogeneto alcalino-terrosos".

Os autores do estudo incluíram Alison N. Roth, Yunhua Chen, Marquix A. S. Adamson, Eunbyeol Gi, Molly Wagner, Aaron J. Rossini e Javier Vela. + Explorar mais

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