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Os engenheiros da Rice University criaram recipientes que podem impedir que os compostos orgânicos voláteis (VOCs) se acumulem nas superfícies dos nanomateriais armazenados.
A tecnologia de armazenamento portátil e barata aborda um problema onipresente em nanomanufatura e laboratórios de ciência de materiais e é descrita em um artigo publicado esta semana na revista American Chemical Society. Nano Letras.
“Os VOCs estão no ar que nos rodeia todos os dias”, disse o autor correspondente do estudo, Daniel Preston, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica de Rice. “Eles se agarram às superfícies e formam um revestimento, principalmente de carbono. Você não pode ver essas camadas a olho nu, mas elas se formam, geralmente em minutos, em praticamente qualquer superfície exposta ao ar.”
VOCs são moléculas à base de carbono que são emitidas por muitos produtos comuns, incluindo fluidos de limpeza, tintas e materiais de escritório e artesanato. Eles se acumulam em ambientes fechados em concentrações particularmente altas, e as finas camadas de lamaçal de carbono que depositam nas superfícies podem dificultar os processos industriais de nanofabricação, limitar a precisão dos kits de teste microfluídico e confundir os cientistas que realizam pesquisas fundamentais em superfícies.
Para resolver o problema, Ph.D. O aluno e principal autor do estudo, Zhen Liu, junto com Preston e outros de seu laboratório, desenvolveu um novo tipo de recipiente de armazenamento que mantém os objetos limpos. Experimentos mostraram que sua abordagem impediu efetivamente a contaminação da superfície por pelo menos seis semanas e pode até mesmo limpar camadas depositadas por VOC de superfícies previamente contaminadas.
A tecnologia conta com uma parede ultralimpa dentro do contêiner. A superfície da parede interior é reforçada com pequenas protuberâncias e reentrâncias que variam em tamanho de alguns milionésimos a alguns bilionésimos de metro. As imperfeições microscópicas e nanoscópicas aumentam a área da superfície da parede, disponibilizando mais átomos de metal para VOCs no ar que está dentro dos contêineres quando eles são selados.
“A texturização permite que a parede interna do contêiner atue como um material de ‘sacrifício’”, disse Liu. “Os VOCs são puxados para a superfície da parede do contêiner, o que permite que outros objetos armazenados no interior permaneçam limpos”.
Ela disse que a ideia de usar uma grande superfície pré-limpa para acumular poluentes foi proposta há 50 anos, mas passou despercebida. Ela e seus colegas aprimoraram a ideia com métodos modernos de limpeza e nanotexturização de superfícies. Eles mostraram, por meio de uma série de experimentos, que sua abordagem fazia um trabalho melhor em impedir que os COVs revestissem as superfícies dos materiais armazenados do que outras abordagens, incluindo placas de Petri seladas e dessecadores a vácuo de última geração.
O grupo de Preston baseou-se em seus experimentos, desenvolvendo um modelo teórico que caracterizava com precisão o que estava acontecendo dentro dos contêineres. Preston disse que o modelo permitirá que eles refinem seus projetos e otimizem o desempenho do sistema no futuro.
A pesquisa foi apoiada pela Autoridade de Equipamentos Compartilhados de Rice, pela Rice University Academy of Fellows, pelo Programa de Educação Avançada da Guarda Costeira dos Estados Unidos e por uma bolsa de Inovação em Edifícios do Departamento de Energia (DE-SC0014664).
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