Equipe do Instituto Max Planck desenvolve nova estratégia de síntese bottom-up para nanodiamantes de 3 a 4 nanômetros

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe internacional de pesquisa liderada pelo Dr. Yingke Wu e pela Prof. Tanja Weil, do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (Max-Planck-Institut für Polymerforschung), desenvolveu uma nova estratégia de síntese bottom-up para nanodiamantes, permitindo a construção direta de nanoestruturas cristalinas semelhantes a diamantes a partir de blocos de construção de nanografeno molecularmente definidos com precisão.

Nanodiamantes são partículas minúsculas de diamante com apenas alguns nanômetros de tamanho. Devido à sua estabilidade química e à capacidade de abrigar defeitos opticamente ativos (centros de cor), são considerados materiais promissores para aplicações em tecnologias quânticas, sensoriamento e pesquisa biomédica. No entanto, até agora, era difícil produzir nanodiamantes de forma confiável com tamanho uniforme, alta pureza e propriedades ópticas desejadas.

O novo método abandona a abordagem tradicional de triturar diamantes maiores e, em vez disso, converte moléculas de carbono planas diretamente sob condições de alta pressão e alta temperatura. A principal vantagem dessa rota bottom-up é o controle em nível molecular: como a estrutura, o tamanho e a composição das moléculas iniciais podem ser definidos com precisão, as propriedades dos nanodiamantes resultantes são mais fáceis de ajustar. A equipe conseguiu produzir nanodiamantes extremamente pequenos e uniformes, com cerca de 3 a 4 nanômetros de tamanho.

Particularmente importante é que centros de cor opticamente ativos podem ser integrados diretamente na rede cristalina do diamante durante o processo de síntese. Usando precursores moleculares adequados, é possível gerar emissores à base de silício e germânio, sem a necessidade de etapas posteriores de implantação iônica, irradiação ou outros tratamentos. A síntese direta em uma única etapa produz nanodiamantes fluorescentes com propriedades ópticas personalizadas.

"Acreditamos que esta plataforma fornece uma base escalável para o desenvolvimento de sensores quânticos, emissores de fótons integrados e nanomateriais programáveis à base de diamante", afirma Tanja Weil.

Esses novos nanodiamantes moleculares abrem perspectivas para aplicações em tecnologias quânticas, por exemplo, como fontes estáveis de fótons únicos ou sensores em escala nanométrica. A longo prazo, também podem servir como repórteres ópticos robustos para visualizar processos em células ou outros ambientes biológicos na menor escala. Os resultados da pesquisa da equipe internacional foram publicados na revista especializada Nature.

As instituições participantes do estudo incluem o Síncrotron de Elétrons Alemão (DESY), a Universidade Goethe de Frankfurt (Goethe-Universität Frankfurt), a Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (Johannes Gutenberg-Universität Mainz), o Instituto Leibniz para Novos Materiais (Leibniz-Institut für Neue Materialien), o Instituto Max Planck para Pesquisa de Coloides e Interfaces (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung), o Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros (Max-Planck-Institut für Polymerforschung), a Universidade de Cambridge (University of Cambridge), a Universidade do Sarre (Universität des Saarlandes), a Universidade de Göttingen (Universität Göttingen) e a Universidade de Ulm (Universität Ulm).