Cientistas da Universidade da Califórnia, Irvine descobriram um material nanoescalar unidimensional cuja cor muda conforme a temperatura. Os resultados da equipe aparecem em Advanced Materials .

"Descobrimos que podemos fazer termômetros realmente pequenos e sensíveis", disse Maxx Arguilla, professor de química da UC Irvine, cujo grupo de pesquisa liderou o estudo. "É um dos trabalhos mais aplicados e traduzíveis que saíram do nosso laboratório."

Arguilla comparou os termômetros a "anéis de humor em nanoescala", referindo-se às joias que mudam de cor dependendo da temperatura corporal do usuário. Mas em vez de simplesmente fazer uma leitura qualitativa da temperatura, as mudanças na cor desses materiais "podem ser calibradas e usadas para fazer leituras de temperatura opticamente em nanoescala", disse Arguilla.

De acordo com Dmitri Cordova, um acadêmico de pós-doutorado no grupo de Arguilla, os termômetros ópticos também podem potencialmente medir as temperaturas e avaliar as eficiências de micro e nanoeletrônica, incluindo circuitos e dispositivos de armazenamento de dados. As indústrias já têm termômetros ópticos que usam ao fabricar componentes de computador, mas o novo material da equipe é "pelo menos uma ordem de magnitude mais sensível", disse Cordova.

O avanço aconteceu quando Cordova e colegas cultivaram cristais em seu laboratório, que — em escalas de comprimento nanométrico — lembram "molas" helicoidais. Eles cultivaram os cristais a princípio para que pudessem submetê-los ao estresse térmico para ver em quais temperaturas os cristais se desintegram.

Cordova e o pesquisador de graduação Leo Cheng notaram que as cores dos cristais mudavam sistematicamente de amarelo para laranja, dependendo da temperatura.

A equipe então fez medições precisas da faixa de temperatura à qual as cores correspondiam e descobriu que as cores amarelo-claro correspondiam a temperaturas em torno de -190 graus Celsius, enquanto as cores vermelho-alaranjado correspondiam a temperaturas em torno de 200 graus Celsius.

"Nós nos esforçamos muito para garantir que as medições fossem precisas", disse Arguilla.

Para recuperar amostras em nanoescala do material, o laboratório colou um pedaço de fita adesiva em cristais em grande escala, retirou-a e transferiu amostras em nanoescala presas à fita para substratos transparentes.

"Podemos descascar essas estruturas e usá-las como termômetros em nanoescala que podem ser transferidos, reconfigurados e acoplados a outros materiais ou superfícies", disse Arguilla.

Arguilla explicou que a descoberta é o primeiro passo para descobrir novas classes de materiais para fazer leituras de temperatura em escalas nanométricas.

Em seguida, seu laboratório planeja testar outros materiais em nanoescala para ver se consegue desenvolver termômetros capazes de medir uma faixa maior de temperaturas.

"Agora estamos tentando hackear as regras de design de materiais para fazer materiais ainda mais sensíveis", disse Arguilla. "Estamos tentando abrir a caixa de ferramentas para termometria óptica da escala em massa até a nanoescala ."

Os coautores incluem Yinong Zhou, Griffin M. Milligan, Leo Cheng, Tyler Kerr, Joseph Ziller e Ruqian Wu.