Meio ambiente

Gotas de água mais limpas do mundo desvendam contaminação
Uma agulha metálica é arrefecida a cerca de -140 ° C - independentemente da temperatura, dentro de uma câmara de vácuo a água evapora, sem contato com nada. A água congela na ponta da agulha. A amostra de dióxido de titânio é então colocada sob ela e, quando o gelo derrete, a água ultrapura cai para a amostra.[Imagem: TU Wien]

Água mais pura do mundo

Na natureza, não existe uma superfície verdadeiramente limpa - o contato com o ar é suficiente para revestir qualquer material com uma fina camada de moléculas.

Essa "sujeira molecular" pode alterar consideravelmente as propriedades de um material, mas é difícil estudar as próprias moléculas que contaminam as superfícies.

Jan Balajka e seus colegas da Universidade Tecnológica de Viena, na Áustria, chegaram a esse problema ao lidar com o dióxido de titânio (TiO2), um mineral que desempenha um papel importante em uma ampla gama de aplicações técnicas, entre elas as superfícies autolimpantes e os espelhos antiembaçamento.

Ocorre que essas superfícies acabam por aglomerar "alguma coisa" por cima que atrapalha a funcionalidade. Alguns cientistas levantaram a hipótese de que essa "sujeira" seria simplesmente uma única camada de moléculas de água.

Água mais pura do mundo

Para testar essa ideia, Balajka criou um novo método de investigação ao fabricar a água mais pura já feita em qualquer laboratório - muito mais pura do que a produzida em quaisquer equipamentos de destilação, por exemplo.

A técnica consiste em criar um gelo ultrapuro em uma câmara de vácuo e depois fazê-lo derreter, criando as gotas de água mais limpas do mundo. A seguir, as gotas de água ultrapura foram adicionadas às superfícies de dióxido de titânio.

Um elemento dificultador adicional está no fato de que gotas de água evaporam extremamente rápido no vácuo, independentemente da temperatura.

"Para evitar impurezas, experimentos como esses têm que ser realizados em um vácuo. Portanto, tivemos que criar uma gota de água que nunca entra em contato com o ar e, em seguida, colocar a gota em uma superfície de dióxido de titânio que tinha sido escrupulosamente limpa até a escala atômica," contou o professor Ulrike Diebold.

Contaminação orgânica

Com a técnica e sua água ultralimpa, a equipe descobriu que a sujeira que altera as propriedades das superfícies de dióxido de titânio é uma camada de dois ácidos orgânicos: ácido acético (que torna o vinagre azedo) e seu parente próximo, o ácido fórmico.

Isso é surpreendente porque apenas pequenos traços desses ácidos são encontrados no ar, liberados como subprodutos do crescimento das plantas.

No tocante às aplicações do dióxido de titânio, o próximo passo será descobrir um meio de evitar que os ácidos grudem nas superfícies autolimpantes. Mas a técnica já está pronta e deverá ser usada para estudar uma série de outros contaminantes em amostras.

Bibliografia:

High-affinity adsorption leads to molecularly ordered interfaces on TiO2in air and solution
Jan Balajka, Melissa A. Hines, William J. I. DeBenedetti, Mojmir Komora, Jiri Pavelec, Michael Schmid, Ulrike Diebold
Science
Vol.: 361 (6404): 786
DOI: 10.1126/science.aat6752




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