Uma equipe de pesquisa KAIST desenvolveu uma tecnologia de revestimento de filme anticongelante e descongelante que pode aplicar o efeito fototérmico de nanopartículas de ouro em locais industriais sem a necessidade de fios de aquecimento, pulverização periódica ou revestimento de óleo de substâncias anticongelantes e design de substrato alterações.



O grupo liderado pelo Professor Hyoungsoo Kim do Departamento de Engenharia Mecânica (Laboratório de Fluidos e Interface) e pelo Professor Dong Ki Yoon do Departamento de Química (Grupo de Montagem de Materiais Macios) revelou que eles desenvolveram uma técnica original que pode padronizar uniformemente nanobastões de ouro ( GNR) partículas em quadrantes através de simples evaporação e usaram isso para desenvolver uma superfície antigelo e descongelante.

O estudo é intitulado "Metassuperfícies Plasmônicas de Matrizes Nanocristais de Celulose com Quadrantes de Nanobastões de Ouro Alinhados para Anticongelamento Fototérmico" e foi publicado na revista Nature Communications. .

Muitos cientistas nos últimos anos tentaram controlar as superfícies dos substratos através de várias técnicas de revestimento, e aquelas que envolvem a padronização de nanomateriais funcionais ganharam atenção especial. Em particular, o GNR é considerado um candidato a nanomaterial promissor pela sua biocompatibilidade, estabilidade química, síntese relativamente simples e pela sua propriedade estável e única de ressonância plasmónica de superfície.

Para maximizar o desempenho do GNR, é importante alcançar uma elevada uniformidade durante a deposição do filme e um elevado nível de alinhamento da haste. No entanto, alcançar ambos os critérios tem sido até agora um desafio difícil.

Para resolver isso, a equipe conjunta de pesquisa utilizou nanocristal de celulose (CNC), um nanomaterial funcional de próxima geração que pode ser facilmente extraído da natureza. Ao co-montar o GNR em modelos de quadrantes CNC, a equipe conseguiu secar o filme uniformemente e obter com sucesso um filme GNR com um alinhamento uniforme em formato de anel.

Em comparação com os filmes de anel de café existentes, o filme GNR altamente uniforme e alinhado desenvolvido através desta pesquisa mostrou propriedades fototérmicas plasmônicas aprimoradas, e a equipe mostrou que poderia realizar funções anticongelantes e descongelantes simplesmente irradiando luz no comprimento de onda visível. faixa.

O professor Kim disse:"Esta técnica pode ser aplicada a plásticos, bem como a superfícies flexíveis. Ao usá-la em materiais e filmes externos, ela pode gerar sua própria energia térmica, o que economizaria muito energia por meio da coleta voluntária de energia térmica em várias aplicações, incluindo carros, aeronaves e janelas em espaços residenciais ou comerciais, onde o congelamento se torna um problema sério no inverno."

O professor Yoon acrescentou:"Esta pesquisa é significativa porque agora podemos padronizar livremente o compósito CNC-GNR, que antes era difícil de criar em filmes, em uma grande área. Podemos utilizá-lo como um material anticongelante, e se nós se aproveitássemos as propriedades plasmônicas do ouro, também poderíamos usá-lo como vitral para decorar superfícies de vidro."

Mais informações: Jeongsu Pyeon et al, Metasuperfícies plasmônicas de matrizes de nanocristais de celulose com quadrantes de nanobastões de ouro alinhados para anticongelamento fototérmico, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43511-9
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pelo Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)