{"id":9311,"date":"2021-05-31T12:04:34","date_gmt":"2021-05-31T15:04:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=9311"},"modified":"2021-06-10T18:01:45","modified_gmt":"2021-06-10T21:01:45","slug":"artigo-em-destaque-sinergia-entre-oxido-de-grafeno-e-pontos-quanticos-para-dispositivos-mais-sensiveis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-sinergia-entre-oxido-de-grafeno-e-pontos-quanticos-para-dispositivos-mais-sensiveis\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Sinergia entre \u00f3xido de grafeno e pontos qu\u00e2nticos para dispositivos mais sens\u00edveis."},"content":{"rendered":"

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Frente ao interesse por dispositivos cada vez menores e de desempenho cada vez melhor, novos materiais funcionais de baix\u00edssimas dimens\u00f5es s\u00e3o bem-vindos. Ainda mais se as suas propriedades podem ser afinadas para atender \u00e0s necessidades de cada aplica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Uma equipe cient\u00edfica brasileira desenvolveu um nanocomp\u00f3sito formado por folhas bidimensionais de \u00f3xido de grafeno reduzido (rGO) e pontos qu\u00e2nticos ultrapequenos, e encontrou a forma de ajustar as suas propriedades el\u00e9tricas e \u00f3pticas, aproveitando a sinergia entre ambos os componentes. A descoberta abre possibilidades de uso desse nanomaterial no desenvolvimento de dispositivos mais sens\u00edveis e com novas funcionalidades, para \u00e1reas como energia e sa\u00fade.<\/p>\n

\u201cCom os resultados surpreendentes e inovadores deste trabalho abre-se uma vertente de desenvolvimento de novos nanocomp\u00f3sitos visando \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de recursos humanos e aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas de ampla aplicabilidade\u201d, afirma o professor Noelio Oliveira Dantas<\/a> (UFAL e UFU), autor correspondente do artigo que reporta a descoberta em\u00a0The Journal of Physical Chemistry C<\/em>.<\/p>\n

\u00a0De Minas a Alagoas<\/strong><\/p>\n

A pesquisa come\u00e7ou em 2016 em Minas Gerais, na Universidade Federal de Uberl\u00e2ndia (UFU), dentro do doutorado de Rosinildo Fideles do Nascimento<\/a>, sob orienta\u00e7\u00e3o dos professores Noelio Dantas e Anielle Christine Almeida Silva<\/a>, pesquisadores com bastante experi\u00eancia em novos materiais nanoestruturados, incluindo relevantes contribui\u00e7\u00f5es \u00e0 s\u00edntese de pontos qu\u00e2nticos<\/a>.<\/p>\n

No Instituto de F\u00edsica da UFU, mais precisamente no Laborat\u00f3rio de Novos Materiais Isolantes e Semicondutores, foram sintetizados e caracterizados o \u00f3xido de grafeno reduzido (derivado do grafeno que vem sendo amplamente utilizado dentro e fora do meio acad\u00eamico) e os pontos qu\u00e2nticos ultrapequenos (part\u00edculas de menos de 5 nm com propriedades \u00f3pticas e eletr\u00f4nicas \u00fanicas, devidas aos fen\u00f4menos qu\u00e2nticos que ocorrem nessa escala dimensional). Bom condutor da eletricidade, o rGO n\u00e3o tem, por\u00e9m, comportamento semicondutor. Em compensa\u00e7\u00e3o, a grande \u00e1rea superficial das folhas bidimensionais de rGO consegue acomodar de forma homog\u00eanea boas quantidades de part\u00edculas semicondutoras, como os pontos qu\u00e2nticos.<\/p>\n

Mas, voltando \u00e0 hist\u00f3ria deste trabalho, os pesquisadores prepararam pontos qu\u00e2nticos compostos por um n\u00facleo de seleneto de c\u00e1dmio (CdSe) de cerca de 1,5 nm e uma casca de sulfeto de c\u00e1dmio (CdS) de menos de 1 nm. O passo seguinte foi realizado em Alagoas. De fato, em 2018, os professores Noelio e Anielle foram transferidos por meio de um processo de redistribui\u00e7\u00e3o de vagas para a universidade federal desse estado, a UFAL, onde criaram o Laborat\u00f3rio de Novos Materiais Nanoestruturados e Funcionais. Ali, Rosinildo e seus orientadores utilizaram os nanomateriais preparados na UFU para desenvolver o nanocomp\u00f3sito.<\/p>\n

Com o objetivo de investigar o efeito da concentra\u00e7\u00e3o dos pontos qu\u00e2nticos nas propriedades \u00f3pticas e el\u00e9tricas do nanocomp\u00f3sito, eles produziram e caracterizaram quatro vers\u00f5es do material, cada uma com uma determinada propor\u00e7\u00e3o de rGO e pontos qu\u00e2nticos. Os nanocomp\u00f3sitos foram obtidos utilizando um m\u00e9todo que ativa grupos de \u00e1tomos presentes no rGO (carboxilas) e os predisp\u00f5e a interagir com grupos presentes nas cascas dos pontos qu\u00e2nticos (hidroxilas). No final do processo, os dois componentes ficam fortemente ligados por meio do compartilhamento de pares de el\u00e9trons (uni\u00e3o covalente), formando o nanocomp\u00f3sito.<\/p>\n

\"\u00c0<\/a>
\u00c0 esquerda, a figura representa a estrutura do nanocomp\u00f3sito, com os pontos qu\u00e2nticos ultra pequenos (em amarelo e vermelho) intercalados na estrutura do \u00f3xido de grafeno reduzido (azul), \u00c0 direita, gr\u00e1ficos que mostram a resposta el\u00e9trica das amostras.<\/figcaption><\/figure>\n

Sinergia entre nanomateriais<\/strong><\/p>\n

Depois de sintetizar os materiais, os cientistas se valeram da infraestrutura dispon\u00edvel em tr\u00eas laborat\u00f3rios do Instituto de F\u00edsica da UFAL para investigar experimentalmente a influ\u00eancia da concentra\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos nas propriedades dos nanocomp\u00f3sitos. Esta parte do trabalho envolveu a colabora\u00e7\u00e3o de professores, doutorandos e um p\u00f3s-doc de quatro grupos de pesquisa da universidade.<\/p>\n

A partir dos resultados desse estudo colaborativo, Rosinildo e seus orientadores confirmaram que, no nanocomp\u00f3sito, os pontos qu\u00e2nticos transferem portadores de carga (el\u00e9trons e buracos) para o rGO. Entretanto, a principal contribui\u00e7\u00e3o do trabalho foi demonstrar que a taxa dessa transfer\u00eancia de portadores de carga pode ser ajustada ao aumentar ou diminuir a concentra\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos no material.<\/p>\n

\u201cCom a concentra\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos apropriada temos uma maior resposta el\u00e9trica do nanocomp\u00f3sito, possibilitando o desenvolvimento de novos dispositivos mais sens\u00edveis e funcionais\u201d, destaca a professora Anielle, tamb\u00e9m autora correspondente do trabalho.<\/p>\n

Aplica\u00e7\u00f5es<\/strong><\/p>\n

Ao iluminar o nanocomp\u00f3sito com a radia\u00e7\u00e3o adequada, os pontos qu\u00e2nticos absorvem a luz, a qual excita e mobiliza seus portadores de carga, que s\u00e3o transferidos para o rGO. O efeito se det\u00e9m quando a ilumina\u00e7\u00e3o \u00e9 retirada. Com essas caracter\u00edsticas, uma das aplica\u00e7\u00f5es mais evidentes do nanocomp\u00f3sito \u00e9 em c\u00e9lulas solares de pontos qu\u00e2nticos. Nesses dispositivos ainda experimentais, mas cuja efici\u00eancia vem aumentando anualmente, s\u00e3o usados pontos qu\u00e2nticos que absorvem radia\u00e7\u00e3o na faixa da luz solar. A alta transfer\u00eancia de cargas para o rGO seria, neste caso, um diferencial.<\/p>\n

Contudo, outros usos s\u00e3o tamb\u00e9m promissores. O grupo dos professores Noelio e Anielle conta com a colabora\u00e7\u00e3o de pesquisadores especializados no desenvolvimento de sensores e aplica\u00e7\u00f5es biom\u00e9dicas. \u201cEstamos finalizando novos trabalhos em que demonstramos o excelente potencial desses nanocomp\u00f3sitos na melhoria da resposta el\u00e9trica em sensores, bem como a sua biocompatibilidade e desenvolvimento de novas ferramentas teran\u00f3sticas\u201d, revela a professora Anielle. Plataformas teran\u00f3sticas s\u00e3o sistemas, geralmente nanom\u00e9tricos,\u00a0capazes de diagnosticar, tratar e monitorar problemas de sa\u00fade.<\/p>\n

\u201cO uso desses nanocomp\u00f3sitos \u00e9 vasto, de aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas (energia solar, sensores) a\u00a0nanobiotecnol\u00f3gicas (sensores biol\u00f3gicos, ferramentas teran\u00f3sticas)\u201d, diz o professor Noelio. \u201cO Brasil precisa investir em pesquisa que contribua diretamente com o desenvolvimento de tecnologia, bem como tamb\u00e9m criar programas que aproximem e incentivem parcerias entre empresas e pesquisadores\u201d, manifesta o cientista.<\/p>\n

\"Autores
Autores principais do artigo. A partir da esquerda: Noelio Dantas, Anielle Almeida e Rosinildo do Nascimento.<\/figcaption><\/figure>\n
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Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:<\/strong>\u00a0Tuning the Optical and Electrical Properties of rGO-CdSe\/CdS Ultrasmall Quantum Dot Nanocomposites<\/em>.<\/strong>\u00a0Rosinildo Fideles do Nascimento, Anielle Christine Almeida Silva, Tasso O. Sales, Artur F. Sonsin, Eduardo Jorge da Silva Fonseca, Samuel T. Souza, Ygor M. de Oliveira, Fabiane C. de Abreu, and Noelio Oliveira Dantas.\u00a0The Journal of Physical Chemistry C 2021 125 (12), 6805-6811.\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1021\/acs.jpcc.0c09813<\/a><\/p>\n

Contato dos autores correspondentes:<\/strong>\u00a0Profa Anielle Christine Almeida Silva –\u00a0acalmeida@fis.ufal.br<\/a>. Prof. Noelio Oliveira Dantas –\u00a0noelio@fis.ufal.br<\/a>.<\/p>\n

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