UFSCar sintetiza nanopartículas "dopadas"

O controle de concentração de gases, em alguns casos, pode evitar explosões ou apontar a contaminação de poluentes bem no início, a tempo de se evitarem graves impactos ambientais. Para tanto, é preciso que os sensores de controle - ou ´narizes´ eletrônicos - tenham a capacidade de identificar algumas moléculas de gás, em meio a um milhão de outras, que compõem o ar (ppm). É exatamente o que fazem as novas nanopartículas de óxido de estanho ´dopadas´, sintetizadas no Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica da Universidade Federal de São Carlos (LIEC-UFSCar).Nanopartículas são estruturas tão pequenas, que são medidas em nanômetros, uma unidade 5 mil vezes menor do que o diâmetro de um fio de cabelo. As transformações feitas com tais materiais, em laboratório, ocorrem a nível molecular e exigem equipamentos de alta precisão. No caso da UFSCar, a pesquisa com as nanopartículas de óxidos de estanho levou três anos e envolveu dois especialistas em nanotecnologia, além de 2 doutorandos e um mestrando. Os recursos para compra de insumos e pagamento de bolsas foram da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), da ordem de R$100 mil."As nanopartículas ´dopadas´ que obtivemos têm uma performance 3 vezes superior à dos óxidos de estanho hoje disponíveis no mercado, que são a ´alma´ de dispositivos eletrônicos e sensores de gases", afirma Edson Leite, do Liec, coordenador da pesquisa. O mercado de tais dispositivos é dominado pelos japoneses, que exportam sobretudo para Europa e Estados Unidos. O material desenvolvido no Brasil pode triplicar a vida útil dos sensores japoneses, conforme atesta o artigo científico da equipe da UFSCar, publicado na revista alemã Advanced Materials de julho de 2002.A ´receita´ das nanopartículas é relativamente simples: provoca-se uma reação química de cloreto de estanho com ácido cítrico (ácido da laranja) e adicionam-se cloretos de terras raras, formando um composto organometálico. A mistura é polimerizada em escala molecular e sujeita a uma queima controlada (pirólise), transformando as moléculas em um óxido de estanho com propriedades diferenciadas, porque as terras raras foram introduzidas em sua estrutura molecular. A isso se chamam nanopartículas ´dopadas´. O material é classificado tecnicamente como um semicondutor de alta condutividade elétrica, alta transparência e alta estabilidade térmica. Para ser utilizado nos sensores as nanopartículas ainda são colocadas sobre um substrato de sílica, formando um filme muito fino, que é usado como um dispositivo descartável dos sensores."O segredo está na uniformidade da polimerização e na queima controlada", conta Leite. "As propriedades diferenciadas das nanopartículas de óxido de estanho vão evitar a deformação quando os sensores operam em altas temperaturas, que costumam ser de 300 a 500 graus Celsius". Submetidos a tais temperaturas, os cristais costumam crescer, com as partículas maiores ´engolindo´ as menores, gradualmente tornando os sensores menos eficientes. O novo material evita tal crescimento, além de diminuir a adesão de gases poluentes, que usualmente acontece quando o local é muito poluído. Na gíria dos técnicos, o novo material evita o ´envenenamento´ dos sensores.Em termos de custos, as nanopartículas ´dopadas´ competem com o material já utilizado nos sensores, que hoje variam entre 5 e 10 dólares. As terras raras têm um custo relativamente elevado, mas os reagentes e demais componentes são baratos e o processo todo é de baixo custo, com as reações feitas na água. "Não temos estudos de custos, porque isso seria feito por uma empresa eventualmente interessada, mas acreditamos que o novo material poderia ser competitivo com o que já existe no mercado, com uma performance 3 vezes melhor", conclui Edson Leite. Além dos filmes para sensores de gases, as nanopartículas servem para dispositivos óptico-eletrônicos, células solares, displays de cristal líquido e catalisadores.

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