Imagem de micropartículas impressas de forma controlada no formato de um ícone de coração. A escala é de 100 µm, que é a espessura do cabelo. Crédito:Ignaas Jimidar Pesquisadores do Departamento de Engenharia Química da Vrije Universiteit Brussel, da Universidade Técnica de Riga e do Instituto MESA+ da Universidade de Twente conseguiram organizar partículas muito pequenas (10 µm a 500 nm, 10 a 100 vezes mais finas que um fio de cabelo humano) em uma camada fina sem usar solventes. Este é um primeiro passo extremamente importante para o desenvolvimento de uma nova geração de sensores e eletrônicos para uma ampla gama de aplicações.
"Os métodos comuns baseados em soluções de cristalização não são tão versáteis quanto gostaríamos. Além disso, os métodos secos anteriores eram principalmente eficazes em superfícies pegajosas, o que limitava suas aplicações", diz Ignaas Jimidar, do VUB. Para resolver esse problema, a equipe desenvolveu um método para fixar as partículas em superfícies duras e não pegajosas.
Eles esfregaram as partículas na superfície manualmente e, em cerca de 20 segundos, alcançaram uma única camada de partículas densamente compactadas dispostas em um padrão hexagonal.
“A fricção é feita com um carimbo feito de um material semelhante ao silicone chamado PDMS”, diz Kai Sotthewes, da Universidade de Twente. "A eletricidade estática gerada pelo processo de fricção, especialmente em superfícies mais duras, e as forças entre as partículas e a superfície são cruciais para criar os padrões desejados. Encontramos essa eletricidade estática na vida cotidiana se esfregarmos um balão no cabelo ou sentirmos um choque em um dia seco de inverno quando tocamos um objeto de metal."
“O processo de modelagem funcionou tanto em superfícies condutoras quanto não condutoras, e os melhores resultados foram alcançados com certos tipos de pós de partículas, como poliestireno (usado como isolamento) e polimetilmetacrilato ou PMMA, também conhecido como Plexiglas”, diz Andris Šutka da Universidade Técnica de Riga. A sílica, componente onipresente na eletrônica contemporânea, só funcionava bem em superfícies cobertas com fluorocarbono (uma espécie de camada de Teflon) e quando não havia umidade.
Imagem de micropartículas impressas no formato controlado do logotipo VUB. A escala é de 100 µm, a espessura de um fio de cabelo humano. Crédito:Ignaas Jimidar “As partículas de sílica são, portanto, um pouco menos fáceis de usar, mas são resistentes a todos os tipos de solventes, o que as torna adequadas para análises biológicas e químicas e técnicas de detecção”, acrescenta Gijs Roozendaal, da Universidade de Twente.
"Conseguimos criar uma série de padrões microscópicos e logotipos em 'wafers' em grande escala e visualizá-los todos usando um microscópio de força atômica", diz Ignaas Jimidar.
"Isso representa um desenvolvimento promissor para melhorar a eletrônica, detectando todos os tipos de substâncias químicas e biológicas, e até mesmo detectando produtos falsificados. O último é possível porque as partículas em certos padrões refratam a luz de maneira diferente dependendo do ângulo. Portanto, você poderia detectar cores usando essas micropartículas ."
O artigo foi publicado na revista
ACS Applied Materials &Interfaces .
Mais informações: Kai Sotthewes et al, Rumo à montagem de padrões de cristal ajustáveis 2D de colóides esféricos em escala de wafer,
ACS Applied Materials &Interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.3c16830
Fornecido por Vrije Universiteit Brussel
