Nova técnica permite imprimir nanomateriais com impressoras a laser

Nova técnica permite imprimir nanomateriais com impressoras a laser

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 07 de Junho de 2021 às 07h30
ssp48/Envato

Cientistas do Instituto Max Planck, na Alemanha, criaram uma nova técnica que permite a impressão de nanomateriais usando raios laser a partir de elementos como cobre, cobalto e óxidos de níquel.

Com essa tecnologia, os pesquisadores conseguem depositar pequenas quantidades de material em uma superfície e realizar a síntese química ao mesmo tempo, utilizando as altas temperaturas do laser em uma escala de milissegundos.

“Quando descobri os nanocristais sob o microscópio eletrônico, sabia que estava diante de algo grande. A descoberta se transformou em um método novo e ecologicamente correto para sintetizar materiais que podem, entre outras coisas, converter de forma eficiente a energia solar em eletricidade”, diz o principal responsável pelo estudo, Junfang Zhang.

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Primeiros testes

O processo para obtenção das nanopartículas usa um reator de polímero fino impregnado com sais de metais de transição. Esse sistema confina o crescimento de nanoestruturas de óxido de metal na própria interface, enquanto sua morfologia é ajustada com a utilização do laser.

Esse princípio funciona com óxidos de cobre, cobalto e níquel que são bons catalisadores e possuem ampla variedade de formas cristalinas, como nanobastões ou nanoestrelas, que afetam a energia de superfície. Cada uma dessas estruturas pode apresentar um efeito diferente nas reações catalíticas.

Esquema de funcionamento de impressão de nanomateriais a laser (Imagem: Reprodução/MPG)

A nova tecnologia pode ser usada para direcionar as formas cristalinas de maneira repetida, além de ser utilizada para encontrar novos catalisadores em uma escala muito mais rápida e eficiente, fornecendo uma abordagem modular para construir compostos baseados em metais de transição.

“Utilizando o laser ponto a ponto, podemos criar diferentes catalisadores lado a lado, simplesmente variando a composição e as condições e, em seguida, também testá-los em paralelo imediatamente, economizando um tempo valioso”, explica o coautor do estudo, Felix Löffler.

Aplicações

O método de impressão das nanopartículas utiliza o mesmo princípio de uma máquina de escrever. O material a ser impresso é transferido de uma fonte com polímeros sólidos misturados a sais metálicos para um mecanismo de transporte feito com uma fina película de nitreto de carbono sobre um eletrodo condutor.

A irradiação direcionada do laser transfere os sais metálicos junto com o polímero fundido, fazendo com que os sais reajam e se transformem em nanopartículas de óxido de metal com formas e tamanhos desejados.

Todo processo é acionado pelas altas temperaturas do laser (Imagem: Reprodução/MPG)

Esse processo para sintetizar materiais como sais metálicos de transição pode ser usado para tornar os sistemas de captação e geração de energia solar mais eficientes, produzindo o chamado “hidrogênio verde” em grande escala.

“Hoje em dia, a maior parte do hidrogênio verde é produzida a partir da água usando eletricidade gerada por painéis solares, que depois é armazenada em baterias. Ao empregar fotoeletrodos híbridos, podemos usar a luz solar diretamente para conseguir o mesmo objetivo”, completa o pesquisador Aleksandr Savateev.

Fonte: MPG

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