Materiais microscópicos feitos de argila, projetados por pesquisadores da Universidade de Missouri, podem ser a chave para o futuro da química dos materiais sintéticos. Ao permitir que os cientistas produzam camadas químicas feitas sob medida para realizar tarefas específicas com base nos objetivos de cada pesquisador, esses materiais, chamados nanoargilas, podem ser usados ​​em uma ampla variedade de aplicações, incluindo a área médica ou a ciência ambiental.



Um artigo que descreve esta pesquisa foi publicado na revista ACS Applied Engineering Materials .

Uma parte fundamental do material é a sua superfície eletricamente carregada, disse Gary Baker, co-investigador principal do projeto e professor associado do Departamento de Química.

"Imagine uma bola koosh onde os milhares de fios de borracha que irradiam do núcleo da bola ostentam, cada um, uma conta eletricamente carregada na extremidade", disse Baker.

"É análogo a um ímã - coisas com carga positiva aderem a coisas com carga negativa. Por exemplo, nanoargilas com carga positiva podem atrair um grupo de produtos químicos fluorados nocivos conhecidos como PFAS, ou 'produtos químicos para sempre', que têm carga negativa. Ou, fazendo a nanoargila com carga negativa, ela pode aderir a coisas como íons de metais pesados ​​como o cádmio, que têm carga positiva, e ajudar a removê-los de um corpo de água contaminado.

Além da carga elétrica, cada nanoargila pode ser customizada com diferentes componentes químicos, como misturar e combinar diferentes partes. Isso os torna utilizáveis ​​no projeto de sensores de diagnóstico para imagens biomédicas ou detecção de explosivos e munições.

"Essencialmente, essas nanoargilas representam blocos de construção químicos projetados com funções específicas que são montados em folhas microscópicas bidimensionais extremamente finas - mais finas que um fio de DNA humano e 100.000 vezes mais finas que uma folha de papel", disse Baker.

"Podemos personalizar a função e a forma dos componentes químicos apresentados na superfície da nanoargila para fazer o que quisermos construir. Acabamos de expor a ponta do iceberg sobre o que esses materiais podem fazer."

Os materiais bidimensionais são muito procurados porque podem revestir superficialmente a parte externa de um objeto volumoso com uma camada fina e conformada e introduzir propriedades de superfície completamente diferentes das do objeto abaixo.

"Ao misturar e combinar algumas coisas, como diferentes íons ou nanopartículas de ouro, podemos projetar rapidamente uma química que nunca existiu antes, e quanto mais a adaptamos, mais ela abre uma gama mais ampla de aplicações", disse Baker.

Os coautores do estudo são Nathaniel Larm, da Academia Naval dos Estados Unidos, Durgesh Wagle, da Florida Gulf Coast University, e Piyuni Ishtaweera e Angira Roy, do MU.

Mais informações: Nathaniel E. Larm et al, Nanoargila policatiônica programável de superfície suporta rendimento de frequências de rotatividade de 100.000 por hora para uma redução de nitroareno canônico nanocatalisado, ACS Applied Engineering Materials (2023). DOI:10.1021/acsaenm.3c00243
Fornecido pela Universidade de Missouri