Nanoplanetas de metal líquido prometem novos mundos para a química

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/09/2023

A estrutura das nanogotas (à direita) oferece inúmeras aplicações práticas.
[Imagem: Caiden Parker/RMIT]

Um planeta em uma gota

Pesquisadores australianos criaram nanogotas que imitam a estrutura do planeta Terra, com uma crosta externa, um manto de metal líquido e um núcleo sólido.

Essas minúsculas esferas criam novas oportunidades de pesquisa em química fundamental, no estudo dos interessantes metais líquidos, bem como aplicações tão diversas quanto eletrônica flexível, materiais de mudança de fase, catalisadores, células de combustível e antimicrobianos.

"As estruturas semelhantes a planetas são como pequenos laboratórios em miniatura, permitindo-nos estudar como os metais fundidos se comportam em nível atômico," disse o professor Torben Daeneke, da Universidade RMIT. "Assim, as aplicações potenciais da nova tecnologia são extremamente amplas. Qualquer indústria que necessite de nanomateriais pode utilizar o sistema, com os metais constituintes variando de acordo com a aplicação."

De fato, embora tenham feito sua demonstração inicial usando um sistema cobre-gálio, importante em pesquisas sobre a oxidação eletrocatalítica do etanol, os pesquisadores acreditam que a técnica deverá funcionar usando outras combinações de sistemas de ligas de soluto e solvente, começando com prata, zinco ou bismuto em gálio líquido, estanho ou índio, cada um deles usado nas aplicações vistas como mais promissoras pela equipe.

Processo de síntese e micrografia de uma nanogota planetária.
[Imagem: Caiden Parker/RMIT]

Gotas de metal líquido

As nanogotículas de metal líquido são criadas por agitação mecânica usando ondas sonoras em um solvente, como etanol ou água. Para evitar a quebra da liga metálica, a equipe desenvolveu um processo de síntese termal, em que um fluido de suspensão de sal fundido e um calor de cerca de 400 ºC garantem que o metal soluto esteja completamente dissolvido.

O núcleo intermetálico sólido é a chave para alcançar uma mistura mais homogênea, "bloqueando" a mesma quantidade de soluto (isto é, os metais alvo) em cada gota de liga. Já a presença do núcleo sólido é que viabiliza o uso muito interessante das nanogotículas semelhantes a planetas em reações catalíticas, acelerando as reações químicas.

A síntese de nanogotículas de metal líquido chamou a atenção porque, com as inúmeras aplicações emergentes de catálise, detecção e nanoeletrônica, é importante contar com materiais que ofereçam grandes áreas de superfície.

Os metais líquidos emergiram como uma nova fronteira promissora de pesquisa química nos últimos anos, funcionando como uma interface de reação para solventes e catalisadores. Eles também podem operar como material funcional, com alta condutividade, devido às ligações metálicas deslocalizadas, e um interior macio e fluido.

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