Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Ciência

Nano-Ovos Fritos, nanopartículas com propriedades ópticas e magnéticas

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Resultados têm potencial de aplicação na produção de imagens biomédicas e na detecção de moléculas individuais


Nanopartículas, por seu tamanho extremamente reduzido e propriedades adaptáveis a todo tipo de aplicação, tem atraido a atenção das mais diversas áreas. As caracterísitcas dessas minúsuculas partículas podem ser controladas através de sua composição, tamanho e formato. Além disso, pela combinação de diferentes materiais, é possível combinar diferentes propriedades em um mesmo tipo de nanopartícula ou fazer novas propriedades surgirem.

Ainda, dependendo da estrutura cristalina e da miscibilidade dos materiais precurssores na nanoescala, eles podem se segregar formando estruturas do tipo core-shell, em que a nanopartícula tem o núcleo de um material revestido por outro material, ou Janus, em que a superfície das nanopartículas é composta por dois ou mais materiais.

Por tudo isso, a combinação de dois dos metais mais utilizados na produção de nanopartículas, ferro ($\rm Fe$) e prata ($\rm Ag$), é de grande interesse.  No entanto, existem inumeras dificuldades experimentais a serem superadas devido às suas propriedades termodinâmicas que impedem sua miscibilidade ou mesmo coalescência.

Julien Ramade, da Université Claude Bernard Lyon 1 (França), e colaboradores [1] realizaram a caracterização completa de nanopartículas com iguais quantidades de ferro e prata (Fe50Ag50), preparadas fisicamente e integradas em matrizes de carbono e sílica, por microscopia eletrônica, espectroscopia óptica, magnetometria e espectroscopia de raios X baseada em síncrotron.

Para esta última análise, os pesquisadores utilizaram a Linha de Luz PGM do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o que permitiu quantificar os momentos magnéticos por átomo de ferro e evidenciar o estado químico da região das nanopartículas contendo ferro como um carboneto de ferro amorfo rico em carbono.

Imagens de microscopia eletrônica das nanopartículas de FeAg em que se pode observar a estrutura semelhante a ovos fritos.

A estrutura das nanopartículas é, no entanto, surpreendente: ferro e prata segregam-se completamente em estruturas que se assemelham a ovos fritos com uma região quase esférica de prata cercada por uma estrutura amorfa de carbeto ou óxido de ferro, dependendo do ambiente das partículas. Consequentemente, as partículas exibem tanto a absorção plasmônica correspondente às nanoesferas de prata em um ambiente de óxido, quanto uma resposta magnética reduzida, porém mensurável.

A perspectiva de combinar propriedades magnéticas e plasmônicas em uma única nanopartícula promete inúmeras aplicações tecnológicas em campos como na produção de imagens biomédicas ou na detecção de moléculas individuais. No entanto, essas nanopartículas também são muito interessantes do ponto de vista fundamental, pois permitem estudar um mesmo sistema a partir de vários ângulos complementares.

Fonte: [1] Julien Ramade, Nicolas Troc, Olivier Boisron, Michel Pellarin, Marie-Ange Lebault, Emmanuel Cottancin, Vitor T. A. Oiko, Rafael Cabreira Gomes, Varlei Rodrigues, Matthias Hillenkamp, Nano-fried-eggs: Structural, optical, and magnetic characterization of physically prepared iron-silver nanoparticles, Nano Res. (2018). DOI: 10.1007/s12274-018-2125-6