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Diamante é colorido com partículas de prata

Diamante é colorido com partículas de prata para funcionar como catalisador
Os diamantes coloridos podem tornar o cristal prático para reações químicas fotoativadas. [Imagem: Shuo Li]

Diamantes coloridos

Enquanto a maioria dos compradores de pedras preciosas pode resistir a um diamante com uma coloração amarela ou verde - um sinal de impureza - esses tons são valorizados em várias aplicações na indústria.

Os diamantes coloridos são úteis precisamente porque permitem que o cristal absorva mais luz. A luz, por sua vez, pode alimentar todos os tipos de transformações úteis, como reações químicas, para as quais o diamante é uma ferramenta preciosa. Mas capturar a luz em diamantes transparentes, especialmente em películas finas, os chamados nanodiamantes, é algo bem complicado.

Shuo Li e seus colegas da Universidade Wisconsin-Madison, nos EUA, conseguiram agora criar uma série de diamantes coloridos na forma de filmes finos, a mais adequada para o uso do material como catalisador.

A cor é dada por nanopartículas de prata inseridas entre as finas camadas que se formam conforme o diamante sintético vai sendo cultivado em laboratório. A cor final de cada cristal pode ser controlada variando o tamanho das nanopartículas de prata, o que até agora permitiu criar uma variedade de verdes, azuis, roxos e outras cores.

O método relativamente simples irá ajudar a explorar reações químicas catalisadas por diamante, reações que são muito mais difíceis em filmes transparentes do material.

Catalisadores e sensores de diamante

A cor em um cristal como o diamante vem de "átomos dopantes", átomos de um elemento diferente do carbono que forma o cristal. A prata parecia ser era o candidato perfeito para essa dopagem porque seus elétrons apresentam uma ressonância dentro dos comprimentos de onda visíveis da luz - os elétrons são a fonte última de luz, emitindo fótons depois de energizados.

Diamante é colorido com partículas de prata para funcionar como catalisador
O segredo da cor dos diamantes está nas dimensões das nanopartículas de prata. [Imagem: Shuo Li]

Li forçou a prata a permanecer na forma de nanopartículas - sem se aglomerar - alterando a superfície do diamante. Depois de produzir uma fina camada de diamante, o pesquisador a saturou com átomos de hidrogênio, o que tornou o diamante relutante em interagir com qualquer outro material. A seguir, foi só adicionar a prata.

Como uma gota de água se acumulando em uma folha sedosa, a prata forma partículas em vez de se espalhar. Imagens em escala atômica revelam que gotículas de prata pontilham montanhas escarpadas do cristal de diamante. Uma segunda camada de diamante sela as partículas de prata, travando-as no lugar e definindo a cor do cristal.

Um tamanho de nanogota de prata cria um verde escuro; outro produz uma magenta brilhante e um terceiro chega à turquesa - tudo controlado variando o tamanho das nanopartículas e a espessura da camada de prata que é aplicada.

Os pesquisadores agora estão procurando tornar os padrões de prata e diamante mais regulares como um passo rumo à reprodutibilidade de cores consistentes. Essa consistência irá ajudar a explorar reações químicas que poderão se beneficiar do novo catalisador. As partículas de prata revestidas com diamante também podem ser usadas como sensores químicos.

Bibliografia:

Tunable coloration of diamond films by encapsulation of plasmonic Ag nanoparticles
Shuo Li, Jason Bandy, Robert J. Hamers
Diamond and Related Materials
Vol.: 89, October 2018, Pages 190-196
DOI: 10.1016/j.diamond.2018.09.003




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