Tecnologia Científica

Os cientistas com o toque Midas
Cientistas da Universidade de Leeds criaram o ouro mais fino do mundo, com apenas dois a¡tomos de espessura. A inovaa§a£o representa um marco no desenvolvimento de materiais ultrafinos.
Por Leeds.ac.uk/MaisConhecer - 17/10/2019


Percy acredita que criou ouro verde - embora lhe seja dito por Blackadder em termos inequa­vocos que ele não criou "ouro", mas uma substância chamada "verde". 

Fa­sica investigando minaºsculos blocos de construção de materiais novos e inovadores, ela trabalha com objetos menores que um nana´metro, que éum bilionanãsimo de metro. Para colocar isso em contexto, uma fita de DNA humano tem 2,5 nana´metros de dia¢metro.

Para visualizar e medir esses materiais microsca³picos, ela conta com microsca³pios eletra´nicos e de força atômica, e as equipes de especialistas precisam executa¡-los e interpretar os resultados.

A realidade da nanotecnologia éque, para investigar os muito pequenos, primeiro vocêprecisa se familiarizar com o equipamento que permite a exploração detalhada da paisagem atômica. 

A Universidade de Leeds éaclamada internacionalmente por suas pesquisas neste campo. Ele administra o Bragg Center , onde acadaªmicos de várias disciplinas colaboram na pesquisa de materiais. O Centro tem acesso a algumas das melhores instalações do mundo, incluindo microsca³pios eletra´nicos, uma sua­te de espectroscopia de raios-x e um laboratório de fota´nica - equipamento de ponta que permite aos cientistas projetar e investigar materiais do futuro. 

Algumas das instalações do Bragg Center foram financiadas pelo Instituto Henry Royce , uma parceria que envolve nove instituições acadaªmicas e cienta­ficas envolvidas no desenvolvimento de materiais avana§ados. Leeds tem responsabilidade conjunta pelo tema de pesquisa 'atomos para dispositivos'. 

A descoberta da Dra. Ye surgiu quando ela estava desenvolvendo nanoparta­culas de ouro para uso em dispositivos médicos.

Ela épesquisadora de pa³s-doutorado no Molecular and Nanoscale Physics Group , bem como no Leeds Institute of Medical Research .

Uma descoberta inovadora


Parte de sua pesquisa foi identificar processos químicos para fabricar novas formas de ouro. Durante esse trabalho experimental, ela identificou um mecanismo que suspeitava estar produzindo ouro tão fino que éconsiderado uma estrutura bidimensional - uma parta­cula de ouro com apenas dois a¡tomos de espessura. Se ela estivesse certa, seria um avanço significativo. 

Nessa escala, os materiais exibem novas propriedades, abrindo a possibilidade de superarem a tecnologia existente ou serem usados ​​em tecnologias novas e emergentes. Os resultados foram emocionantes.

Mas ela precisava de provas.  

O Dr. Ye diz: "Preparamos uma amostra e, sob um microsca³pio de força atômica, uma imagem interessante começou a se desenvolver. Um microsca³pio de força atômica mede as caracteri­sticas meca¢nicas de um objeto executando uma sonda em suasuperfÍcie e, a partir desses dados, vocêpode determinar indicava que a espessura era composta por duas camadas de a¡tomos de ouro alinhadas umas sobre as outras.

"Comecei a pensar - isso éapenas um resultado do acaso ou criamos um manãtodo para fabricar esse ouro ultrafino? Imediatamente montei novas experiências para ver se conseguia repetir a sa­ntese".


De fato, ela conseguiu fabricar uma folha de ouro ultrafina várias vezes nas semanas e meses subsequentes. Ela descreve isso como um ato de acaso. Os pesquisadores agora solicitaram uma patente para proteger seu trabalho. 

O professor Stephen Evans , que dirige o Grupo de Fa­sica Molecular e Nanoescala na Faculdade de Fa­sica e supervisionou a pesquisa, lembra: “Antes de ficar muito animado, vocêprecisa dar um passo atrás e dizer 'vamos garantir que não haja espaço para daºvida '- então trabalhamos mais na confirmação das estruturas que esta¡vamos produzindo e na extensão de nossa abordagem a outros materiais.

"Muitas outras pessoas - em física, engenharia e medicina - se uniram e pudemos mostrar que o que pensa¡vamos que estava acontecendo estava de fato acontecendo".


Os testes descobriram que o material tinha 0,47 nana´metros de espessura, composto por dois a¡tomos sentados um em cima do outro. a‰ a parta­cula de ouro mais fina e sem suporte do mundo.

Nanoseaweed de ouro


Uma das outras perguntas que eles enfrentaram foi: isso érealmente ouro?

Por causa de sua estrutura 2D - com a¡tomos no exterior e nada no interior, ele adquiriu uma cor esverdeada em solução aquosa.

Os cientistas usaram microscopia eletra´nica de alta resolução e difração de raios-x para confirmar que o material era realmente ouro puro.

Pelo fato de ser verde e as nanoparta­culas terem o formato de folhas, elas a descreviam como nano-alga dourada.

Um artigo descrevendo a maneira como a folha de ouro foi fabricada foi publicado na revista Advanced Science. 

Os cientistas estãoentusiasmados com as possa­veis aplicações do material


O ouro éusado como catalisador em dispositivos médicos e em vários processos industriais. a‰ possí­vel que o ouro 2D possa substituir as nanoparta­culas de ouro usadas atualmente. Por ter apenas dois a¡tomos de espessura, uma proporção maior de a¡tomos de ouro estaria ativamente envolvida na cata¡lise, tornando-a muito mais eficiente. 

Testes em Leeds sugerem que poderia ser dez vezes mais eficiente em tais aplicações.

O professor Evans diz: “Ainda não identificamos todas as suas propriedades. Isso o torna empolgante, porque háprevisaµes de que, a s vezes, a nanofolha de ouro pode se comportar como um semicondutor - o que significa que poderia ter aplicações importantes na eletra´nica.

"As propriedades a³pticas da nano-alga são diferentes do ouro a granel. A maneira como aproveitamos essas diferentes propriedades pode abrir novos usos. Nãoconhecemos totalmente nossa direção de viagem, mas temos algumas idanãias. a‰ um momento emocionante".


O professor Evans acredita que inevitavelmente havera¡ comparações feitas entre o ouro 2D e o primeiro material 2D já criado - o grafeno, fabricado na Universidade de Manchester.


"A tradução de qualquer novo material em um novo produto pode levar muito tempo e vocênão pode fora§a¡-lo a fazer todas as coisas", diz ele. “E uma das coisas com o grafeno talvez tenha sido que as pessoas pensavam que isso poderia ser bom para a eletra´nica ou para revestimentos transparentes - ou que poderia ser bom para transformar um elevador no espaço por causa de sua super força.

"Penso que, para nós, temos algumas idanãias muito definidas, especa­ficas para uso em reações catala­ticas e enzima¡ticas. Sabemos que serámais eficaz do que as tecnologias existentes; portanto, temos algo que acreditamos que as pessoas estara£o interessadas em desenvolver conosco".


O Dr. Ye relembra uma cena do programa de comédia Blackadder II , onde o infeliz Lord Percy acredita que criou ouro verde - embora lhe seja dito por Blackadder em termos inequa­vocos que ele não criou "ouro", mas uma substância chamada "verde". 

Como a pesquisa de Leeds demonstra, a realidade émuitas vezes mais surpreendente que a ficção, como o trabalho sobre a nanosea de ouro demonstra claramente. Talvez Lorde Percy tenha criado ouro puro com dois a¡tomos de espessura, afinal!

A equipe de pesquisa espera trabalhar com colaboradores industriais em maneiras de ampliar o processo de fabricação. Qualquer pessoa que queira mais informações deve entrar em contato com o professor Stephen Evans por e-mail -  SDEvans@leeds.ac.uk

Ouro em medicina

A medicina éuma área em que as tecnologias que envolvem nanoparta­culas de ouro tem um enorme potencial e são um mercado em rápido crescimento.

As tecnologias já estãosendo desenvolvidas em testes de diagnóstico, tratamentos e procedimentos médicos, incluindo:

  • medicamentos antivirais que imitam as células humanas e “enganam” os va­rus a se ligarem a elas, a fim de destrua­-las 
  • tratamento contra o câncer que fornece tratamento tanãrmico ou medicamentos terapaªuticos para tumores
  • desenvolvimento de vacinações contra doenças infecciosas
  • desenvolvimento de um teste rápido para diagnosticar ataque carda­aco precoce

 

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