Uma equipe de pesquisa do KTH Royal Institute of Technology e Max Planck Institute of Colloids and Interfaces relata ter encontrado a chave para a fabricação controlada de mesocristais de óxido de cério. A pesquisa é um passo à frente no ajuste de nanomateriais que podem servir a uma ampla gama de usos – incluindo células solares, catalisadores de combustível e até medicina.
Os mesocristais são nanopartículas com tamanho, forma e orientação cristalográfica idênticos, e podem ser usados ​​como blocos de construção para criar nanoestruturas artificiais com propriedades ópticas, magnéticas ou eletrônicas personalizadas. Na natureza, essas estruturas tridimensionais são encontradas em corais, ouriços-do-mar e rosa do deserto calcita, por exemplo. Óxido de cério produzido artificialmente (CeO₂ ) mesocristais - ou nanoceria - são conhecidos como catalisadores, com propriedades antioxidantes que podem ser úteis no desenvolvimento farmacêutico.

"Para poder fabricar CeO₂ mesocristais de forma controlada, é preciso entender o mecanismo de formação desses materiais”, diz Inna Soroka, pesquisadora de físico-química aplicada do KTH.

Por causa de sua complexidade, a formação do mesocristal não segue o mesmo caminho que os cristais comuns – um processo chamado Ostwald Ripening, onde partículas menores em solução se dissolvem e se depositam em partículas maiores.

Os pesquisadores descobriram que uma fase amorfa semelhante a um gel forma uma matriz na qual partículas primárias, com cerca de 3 nm de tamanho, se alinham umas com as outras, automontando-se em mesocristais com um diâmetro de 30 nm.

"Se o mesocristal fosse uma casa, essa fase amorfa desempenha o papel do cimento que liga os tijolos alinhados nas paredes", diz Soroka.

Eles também descobriram que os mesocristais podem se auto-organizar e formar supracristais, visíveis a olho nu. "Assim como um arquiteto pode projetar não uma única casa, mas um bairro inteiro com as casas orientadas de uma certa maneira para atender às necessidades de seus habitantes", diz ela.

Essa arquitetura hierárquica de vários níveis de supracristais é um conceito interessante para o design de materiais futuros, diz ela. "As pessoas são fascinadas pela variedade de estruturas e formas complexas que são encontradas na natureza, como ouriços-do-mar e corais. E os cientistas estão interessados ​​em como funcionam os processos de cristalização. Nosso trabalho é uma contribuição para esse entendimento."

A pesquisa foi publicada na Angewandte Chemie International Edition . + Explorar mais

Mesocristais binários do kit de nanoconstrução