Matéria publicada no site da Universidade de São Paulo - USP
Pequenos notáveis, nanomateriais luminescentes têm aplicação ampliada
Uma das aplicações
cotidianas mais conhecidas dos materiais com luminescência está na sinalização
de rodovias e acessos de segurança. As propriedades de conversão de alguns
tipos de energia em luz também são bastante utilizadas em exames médicos, na
produção de equipamentos eletrônicos, e na conservação de alimentos etc.
Em busca de novas
formas de aproveitar o fenômeno, pesquisadores do Laboratório de Química
Supramolecular e Nanotecnologia estudam o desenvolvimento de materiais
luminescentes em escala nanométrica, ou seja, na ordem de milionésimos de
milímetros. O Laboratório pertence ao Centro de Química e Meio Ambiente do
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), autarquia estadual
associada à USP, e trabalha em parceria com o Laboratório de Elementos do
bloco-f do Instituto de Química (IQ) da USP.
Segundo o químico
Everton Bonturim, os nanomateriais luminescentes apresentam propriedades muito
específicas e pouco comuns nos materiais de maior proporção, trazendo, por
isso, novas possibilidades. Atualmente, ele estuda o tema no seu doutorado em
Tecnologia Nuclear, linha de pesquisa oferecida pelo Ipen sob orientação da
professora Maria Cláudia F.C. Felinto.
Os novos materiais
desenvolvidos no trabalho de Bonturim apresentam a chamada luminescência
persistente. “Trata-se de um fenômeno no qual um material emite luz por um
período de tempo que pode variar de minutos a várias horas depois de cessada a
excitação (por ultravioleta, luz do dia etc.)”, explica o pesquisador. Nesse
tipo de luminescência, a energia é liberada quando há ganho de energia
térmica.
Marcadores luminescentes
O que Bonturim vem
procurando em seus estudos é desvendar novas propriedades dos sistemas
luminescentes em escala nano. Esses sistemas, de uma maneira geral, são
baseados em terras raras – nome dado a um grupo de elementos químicos com
características que os tornam muito interessantes à indústria da tecnologia de
ponta. São, ao todo, 17 elementos químicos que, ao integrar a composição de
materiais aplicados na fabricação de lâmpadas, baterias e telas de celulares,
são capazes de melhorar seu desempenho.
O Laboratório de
Química Supramolecular e Nanotecnologia do Ipen trabalha com materiais à base
de terras raras, principalmente com os íons de térbio (Tb), európio (Eu), e
túlio (Tm), que quando submetidos à radiação ultravioleta, emitem luz visível
nas cores verde, azul e vermelho, respectivamente. “Todos esses íons podem ser
agregados a outros materiais (dopados), como polímeros e sílica, gerando
materiais com propriedades ópticas diferentes dos materiais precursores”, conta
o pesquisador.
Os compostos de
terras raras normalmente apresentam altos rendimentos quânticos, uma medida de
eficiência que indica a proporção de fótons emitidos pelo íon terra rara por
fótons absorvidos pela vizinhança química. São, assim, promissores como
marcadores luminescentes, foco das pesquisas do Laboratório. O uso desses
compostos como marcadores ópticos na área biológica, por exemplo, permite a
identificação de substratos, dando apoio ao diagnóstico de doenças. “Essa
entidade química capaz de emitir luz associa-se a uma entidade biológica, por
exemplo, um anticorpo. O marcador biológico é capaz de reconhecer células e
antígenos, e transmitir esse sinal na forma de luz para que sejam detectados”,
explica.
Os marcadores
ópticos são úteis também na área de segurança, já que podem ser utilizados como
uma impressão digital, por exemplo, em cédulas, e documentos (passaportes,
títulos etc.), servindo como identificador de autenticidade, detectados por
meio da emissão de luz, sob radiação ultravioleta.
Os materiais
luminescentes sintetizados no Laboratório utilizam métodos que geram partículas
com tamanhos micrométricos. Para conhecê-los e buscar características que
possam ser aplicadas, os estudos de Bonturim são voltados à compreensão das
propriedades físicas, químicas e espectroscópicas das matrizes inorgânicas
utilizadas. O químico compara os diferentes métodos de obtenção das amostras e
avalia a melhora na eficiência da luminescência.
Segundo o
doutorando, os grupos de pesquisa da área, em geral, já têm um bom embasamento
teórico e experimental nos estudos de materiais luminescentes, mas os fenômenos
que envolvem estes materiais quando a escala é nanométrica ainda precisam ser
mais explorados. Outra linha ainda incipiente é o estudo de como modificar as
estruturas dos materiais para torná-las mais eficientes na transferência de
energia.
A linha de pesquisa
do doutorando também faz parte de um projeto bilateral financiado pelo CNPq,
coordenado pelo professor Hermi Brito, do IQ no Brasil, e pelo professor Jorma
Hölsä, da Universidade de Turku, na Finlândia.
Para maiores informações: ebonturim@usp.br
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