A luminescência é um fenômeno observado em materiais que absorvem luz em uma determinada faixa de frequência e, posteriormente, a reemitem em frequências diferentes. Por meio da absorção, os elétrons no estado eletrônico fundamental do material são excitados a um estado de mais alta energia. Após um tempo, característico de cada estado excitado, decaem a estados de mais baixa energia, inclusive o estado fundamental, emitindo luz. Esse fenômeno possibilita uma gama de aplicações tecnológicas, mediante dispositivos emissores de alta eficiência e reprodutibilidade, que podem ser facilmente miniaturizados.
Entre os materiais que exibem a mais alta eficiência de luminescência, destacam-se os pontos quânticos (Quantum Dots, QDs), atualmente utilizados em telas luminescentes de alta resolução, LEDs, painéis solares e sensores de vários tipos, inclusive para exames médicos de grande precisão. A funcionalização da superfície dos QDs com diferentes tipos de moléculas permite a interação com estruturas celulares ou outras moléculas de interesse, viabilizando a investigação de processos biológicos em nível molecular.
Os pontos quânticos são nanopartículas semicondutoras cujas características emissivas estão diretamente ligadas ao tamanho dos pontos, devido ao fenômeno de confinamento quântico. Por essa razão, o monitoramento e o controle do crescimento cristalino, durante a síntese dos QDs em solução, oferecem a oportunidade de planejamento inteligente da luminescência desejada. Em trabalho publicado no periódico Scientific Reports, pesquisadores do grupo da professora Andrea de Camargo, no Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), e colaboradores da Kiel University, na Alemanha, apresentaram uma nova abordagem para o monitoramento da formação de QDs.
“Utilizamos o telureto de cádmio [CdTe] como sistema-modelo e controlamos, por meio de análise de luminescência in situ, o processo de crescimento das nanopartículas em solução aquosa aquecida”, conta Pedro Felipe Garcia Martins da Costa, doutorando no IFSC-USP e primeiro autor do artigo.
Sem interferir na síntese dos QDs, a técnica permite monitorar em tempo real o que está acontecendo na solução, isto é, acompanhar o crescimento cristalino por meio da cor (frequência) de emissão detectada. “A síntese é realizada a partir de uma mistura de soluções precursoras de íons de cádmio (Cd2+) e telúrio (Te2-), na presença de um reagente para controle de tamanho. Com o aumento da temperatura, a reação química é iniciada, mediante a aproximação e agrupamento de íons de telureto e de cádmio. À medida que a reação prossegue, unidades adicionais de CdTe vão se agrupando esfericamente em um processo chamado de automontagem. Graças ao monitoramento rápido e preciso das frequências de emissão, pode-se estimar o tamanho das nanopartículas. QDs de telureto de cádmio com diâmetro em torno de 1 a 2 nanômetros (nm) emitem na região do azul e verde do espectro visível, enquanto QDs maiores, na faixa de 4 a 5 nm, emitem em…
Informações da Agência FAPESP