Síntese de Nanomateriais
Nos materiais convencionais a estrutura como um todo determina a maioria das propriedades como: condutividade elétrica, iônica, térmica, dureza e plasticidade. Porém na escala nanométrica as propriedades físicas e químicas dependem principalmente do tamanho, forma e das características de superfície e da sua interface, uma vez que a porcentagem de átomos na superfície cresce a medida que o tamanho dos nanomateriais diminui. Portanto, a aplicação de nanomateriais depende de um controle preciso de seus processos sintéticos. Neste contexto o grupo está focado em 3 principais estratégias:
1) Design de Experimentos
Métodos de design fatorial de experimentos e metodologia de superfícies de respostas são uma alternativa para aprimorar as condições de síntese e aprofundar o conhecimento sobre o mecanismo de formação de nanocristais por métodos coloidais. No design fatorial, as condições experimentais importantes para as características finais do produto são variadas simultaneamente de maneira a diminuir o número necessário de sínteses e proporcionar uma análise multivariada, onde o efeito sinérgico de duas ou mais condições são avaliados concomitantemente
2) Técnicas de Análise em Tempo Real
Métodos de análise em tempo real como espectroscopia UV-Vis, espectroscopia no infravermelho, espalhamento dinâmico de luz, espalhamento de Raios-X de baixo ângulo (SAXS) e técnicas de análise de imagens em tempo real contribuem para o entendimento do mecanismo de formação dos nanocristais sem que seja necessária nenhuma intervenção no sistema, adaptações das condições experimentais ou manipulação das amostras para se adequar à determinada técnica de caracterização ex-situ, como microscopias eletrônica de transmissão e varredura e microscopia de força atômica. Dessa forma a utilização de técnicas de análise in-situ em tempo real levam a um melhor controle do processo de síntese de nanomaterias e consequentemente de suas propriedades.
3) Desenvolvimento de Novos Métodos de Síntese de Materiais Bidimensionais
A exfoliação mecânica ainda é o método mais utilizado para obtenção de cristais bidimensionais constituídos de uma ou poucas camadas. Os cristais obtidos por este método apresentam altas cristalinidades e consequentemente melhores propriedades eletrônicas. Em contrapartida, apresenta baixo controle do número de camadas, baixo rendimento e não é um método escalonável.
A síntese por deposição química de vapor (CVD – chemical vapor deposition) é uma alternativa para a produção de grande áreas de monocamadas cristalinas. Porém o controle de cristalinidade é baixo e os cristais apresentam grande número de defeitos. Além disso, a necessidade de métodos de transferências dos cristais do substrato de síntese para os substratos de interesse introduzem mais defeitos e contaminações prejudicando as propriedades dos materiais.
Portanto torna-se necessária a busca de diferentes métodos de sínteses de materiais bidimensionais buscando um melhor rendimento, melhor controle de defeitos na estrutura cristalina e aumento de escala.
