Nanotecnologia

Árvore de nanobastões transforma diretamente calor em eletricidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/08/2008

Árvore de nanobastões transforma diretamente calor em eletricidade
Nanobastões ramificados, que poderão ser utilizados para a geração de eletricidade diretamente a partir do calor e para o resfriamento de chips.[Imagem: Rensselaer/Ramanath]

Construir nanoestruturas de alta funcionalidade pode não ser tão complexo como os cientistas acreditavam. Utilizando um surfatante biomolecular como guia, eles criaram uma estrutura ramificada composta por dois cristais diferentes que poderá ser utilizada para converter calor diretamente em eletricidade.

Síntese biológica

E está não é a única possibilidade de utilização da nova técnica: "Como o surfatante é similar a moléculas biológicas, nossa descoberta poderá ser utilizada como ponto de partida para explorar o uso de proteínas e enzimas para esculpir atomicamente essas arquiteturas de nanobastões por meio de processos biológicos," diz o pesquisador Ganapathiraman Ramanath, do Instituto Politécnico Rensselaer, nos Estados Unidos.

Controlando a temperatura, o tempo e a quantidade de surfatante utilizado durante a síntese dos nanocristais, os cientistas conseguem produzir estruturas ramificadas com grandes superfícies, facilitando a utilização do material.

Estruturas concha-núcleo

Cada nanobastão é formado por um cristal individual de telureto de bismuto - o núcleo - recoberto por uma capa cilíndrica oca de sulfeto de bismuto.

A maioria das nanoestruturas compostas por um núcleo e por um revestimento quimicamente diferentes entre si exige técnicas de várias etapas para serem sintetizados. Esse novo método, que funciona com um passo único graças à biomolécula LGTA (ácido L-glutatônico), facilitará as pesquisas com essas estruturas e permitirá sua fabricação em larga escala.

"Nossa síntese de passo único é um importante desenvolvimento rumo à síntese em larga escala de nanomateriais compósitos em geral," diz Arup Purkayastha, que trabalhou no projeto.

Geradores termoelétricos e nanobombas de calor

Nanobastões com estrutura de concha e núcleo são materiais promissores para a geração de energia elétrica diretamente a partir do calor, assim como em bombas de calor nanoscópicas para resfriar pontos muito quentes no interior de chips nanoeletrônicos.

"Primeiro, as junções concha-núcleo nos nanobastões são condutivas para a remoção do calor mediante a aplicação de uma tensão elétrica, ou para a geração de eletricidade a partir do calor. Segundo, as estruturas ramificadas abrem a possibilidade de fabricação de conduítes miniaturizados para a remoção de calor ao longo das interconexões de nanofios nas futuras arquiteturas eletrônicas," explica Ramanah.

Bibliografia:

Surfactant-Directed Synthesis of Branched Bismuth Telluride/Sulfide Core/Shell Nanorods
Arup Purkayastha, Qingyu Yan, Makala S. Raghuveer, Darshan D. Gandhi, Huafang Li, Zhong W. Liu, Raju V. Ramanujan, Theodorian Borca-Tasciuc, Ganapathiraman Ramanath
Advanced Materials
2008
Vol.: Published Online before print
DOI: 10.1002/adma.200702572
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