Superfície de cobre nanoestruturada mostra potencial para superfícies transparentes e antimicrobianas em telas sensíveis ao toque
Imagem de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) das nanopartículas umidificadas de cobre com propriedades antimicrobianas sobre o substrato de vidro. Crédito:ICFO O interesse em soluções antimicrobianas para telas sensíveis ao toque pessoais e multiusuários, como tablets e dispositivos móveis, tem crescido nos últimos anos. Os métodos tradicionais, como álcool em spray ou lenços umedecidos, não são ideais para essas telas delicadas. Os revestimentos antimicrobianos aplicados diretamente no vidro são uma alternativa promissora, mas apenas se forem transparentes e duradouros.
Soluções de revestimento propostas anteriormente, como óxidos metálicos fotocatalíticos (por exemplo, TiO2 e ZnO), colocaram alguns desafios. Além disso, esses revestimentos normalmente requerem luz e umidade para serem antimicrobianos e eliminarem os micróbios presentes na superfície.
O cobre é um metal biocida bem conhecido, com alta eficácia contra uma ampla gama de microrganismos, e tem sido tradicionalmente usado em objetos como maçanetas e grades de camas de hospitais.
No entanto, os revestimentos de cobre são predominantemente opacos, o que até à data tem impedido a realização de uma solução antimicrobiana transparente, à base de cobre, adequada para ecrãs. Além disso, a alta condutividade elétrica do filme metálico pode interferir negativamente na funcionalidade de detecção de toque apresentada em dispositivos móveis.
Uma equipe de pesquisadores projetou e implementou uma superfície de cobre nanoestruturada transparente (TANCS) que não é condutora e resistente ao crescimento de certas bactérias. Num estudo recente, publicado na revista Communications Materials , os pesquisadores do ICFO Christina Graham, Alessia Mezzadrelli liderados pelo ICREA Prof. Valerio Pruneri e colegas da Corning, incluindo Wageesha Senaratne, Santona Pal, Dean Thelen, Lisa Hepburn e Prantik Mazumder, descreveram sua nova abordagem para desenvolver esta superfície.
O processo de fabricação desta superfície envolveu a deposição de um filme de cobre ultrafino com espessura nominal de 3,5 nm sobre um substrato de vidro. Em seguida, os pesquisadores usaram um processo rápido de recozimento térmico para formar nanopartículas de Cu hidratadas com tamanho e distribuição ideais.
O design e método específicos proporcionaram efeito antimicrobiano, transparência, neutralidade de cor e isolamento elétrico. Finalmente, camadas adicionais de SiO2 e fluorossilanos foram depositados sobre as nanopartículas, proporcionando proteção ambiental e propriedades de durabilidade aprimoradas com casos de teste de uso.
Os autores do estudo examinaram a morfologia do revestimento fabricado, a resposta óptica, a eficácia antimicrobiana e a durabilidade mecânica. O TANCS mostrou a capacidade de eliminar mais de 99,9% de Staphylococcus aureus presentes nas superfícies testadas em duas horas, sob rigorosas condições de teste seco.
Além disso, o substrato demonstrou transparência óptica, permitindo transmissão de luz de 70 a 80% na faixa visível (380 a 750 nm), neutralidade de cor. Finalmente, as superfícies demonstraram ter uma eficácia prolongada em casos de teste de utilização, mantendo a sua atividade antimicrobiana mesmo após um rigoroso procedimento de teste de limpeza.
“Este é um ótimo exemplo de criação de um produto multiatributo e ao mesmo tempo cootimizando as propriedades antimicrobianas de alta eficácia que funcionam em condições de teste seco para casos de teste de uso em telas habilitadas para toque.
“Nosso objetivo era mostrar as conexões com o desempenho biológico e os atributos físicos, e fornecer orientações adicionais para pesquisas futuras”, disse Senaratne, pesquisador da Corning e principal coautor do estudo.
"Esta nova abordagem de considerar o processo de desidratação abre uma variedade de novas possibilidades para explorar algumas propriedades específicas dos metais e, ao mesmo tempo, alterar cuidadosamente as outras.
“Aqui, por exemplo, conseguimos preservar o poderoso efeito antimicrobiano do cobre e ao mesmo tempo obter transparência e isolamento apesar do uso de um metal”, disse Mezzadrelli, autor do estudo e Ph.D. aluno do projeto Nano-Glass.
A introdução destas superfícies antimicrobianas transparentes é uma promessa significativa num mundo cada vez mais dependente de ecrãs tácteis, incluindo smartphones ou tablets.
“Embora seja necessário um maior desenvolvimento para uma implantação comercial completa, este é um passo na direção certa para permitir telas sensíveis ao toque antimicrobianas para exibições públicas ou pessoais”, disse Mazumder, pesquisador da Corning e coautor do estudo.
"A superfície de prova de conceito que desenvolvemos com a Corning é um exemplo de nossos esforços conjuntos contínuos no desenvolvimento de vidros para telas multifuncionais aprimorados usando nanoestruturação", disse Pruneri, professor do ICREA no ICFO e coordenador do Nano-Glass projeto.
