Os pesquisadores da Universidade Estadual de San José (SJSU) fizeram avanços significativos na compreensão da química de superfície de nanodiamantes, o que poderia levar ao desenvolvimento de nanodiamantes revestidos com sílica de melhor qualidade com aplicações em biolabelização e detecção quântica.

Os nanodiamantes são estruturas minúsculas com retículos de carbono que às vezes contêm átomos de nitrogênio em vez de átomos de carbono. Embora isso possa ser considerado uma imperfeição, isso lhes confere propriedades únicas, como a capacidade de responder a campos magnéticos, campos elétricos e luz em temperatura ambiente. Os nanodiamantes podem servir como bits quânticos (qubits), ou seja, os blocos básicos dos computadores quânticos. Eles também podem ser incorporados em células vivas para fins de biolabelização.

O desafio com os nanodiamantes reside em suas bordas afiadas, que poderiam danificar as membranas celulares. Para superar isso, os pesquisadores têm explorado o revestimento dos nanodiamantes com sílica. Esse revestimento de sílica protege as bordas afiadas e cria uma superfície lisa, facilitando o controle e a modificação dos nanodiamantes para aplicações específicas.

Por mais de dez anos, os cientistas têm debatido o mecanismo por trás da formação de camadas de sílica nos nanodiamantes. No entanto, os pesquisadores da SJSU descobriram que os grupos químicos de álcool na superfície do diamante desempenham um papel crucial na formação de camadas uniformes de sílica. Essa compreensão permite a exploração de novos sistemas híbridos de diamante e a otimização dos revestimentos de sílica.

A equipe utilizou poderosos raios-X da Fonte de Radiação de Síncrotron de Stanford (SSRL) no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia dos Estados Unidos para descobrir o mecanismo de ligação. Ao examinar as partículas e superfícies dos nanodiamantes, eles identificaram e caracterizaram os grupos químicos responsáveis pelo crescimento da sílica.

A equipe utilizou microscópios eletrônicos de transmissão para examinar as partículas e sensores de borda de transição para detectar os grupos químicos nas superfícies dos nanodiamantes. A espectroscopia de absorção de raios-X foi usada para gerar elétrons móveis na superfície dos nanodiamantes e capturá-los conforme saíam através da camada de sílica. Essa técnica permitiu medir a espessura da camada de sílica.

Este estudo não apenas fornece informações sobre a química de superfície de nanodiamantes, mas também demonstra a utilidade da espectroscopia de absorção de raios-X na ciência de materiais e pesquisas químicas.

A otimização adicional dos revestimentos de sílica e a exploração de outros materiais podem levar ao desenvolvimento de tecnologias baseadas em nanodiamantes mais avançadas para uma ampla gama de aplicações, desde a biolabelização de células cancerígenas até a detecção quântica.

Fonte:
– “Quantum Diamonds at the Beach: Chemical Insights into Silica Growth on Nanoscale Diamonds using Multimodal Characterization and Simulation” de Perla J. Sandoval, Karen Lopez, et al., ACS Nanosci. Au.