Quimica dos Materiais

Nanomateriais e materiais avançados
A idade de pedra não acabou por falta das pedras mas pelo facto que os pessoas foram a identificar materiais mais avançados Nanoestruturas
As propriedades na nanoescala (1 – 100 nm) podem ser diferentes do que na escala macroscópica “Top down” versus “bottom up”
“There’s Plenty of Room at the Bottom”
(Richard Feynman, Pasadena, 29 December 1959)

“Top down”

Moagem
Precipitação
Pulverização/atomização
Fotolitografia
Litografia de feixe de electrões (EBL)

Fotolitografia

“Bottom up”
Métodos de síntese
Fase líquida
Cd2+ + S2-  CdS (microemulsão)
HAuCl4 + citrato  Au (método de Turkevich)
Fase gasosa
Grafite  CNT (plasma ou laser)
CH4  grafeno (Cu superfície)
“Self assembly” (auto-agregação)

Nanoparticulas

“Quantum confinement”

Dopagem e semicondutors III/V e II/VI

Adição de elementos em pequenas quantidades com diferenças na configuração electrónica pode introduzir um excesso (dopagen negativa:. tipo n) ou deficie (dopagem postivia, tipo p) de electrões na estrutura electrónica
Por exemplo:
Si: Configuração 3s23p2
Ga: Configuração 4s24p1 (tipo p)
As: Configuração 4s24p3 (tipo n)
GaAs

Cd: Configuração 4d105s2 (tipo p)
Se: Configuração 4s24p4 (tipo n)

CdSe

“Quantum dots”
(semicondutores)

MX

M = Cd, Zn..
X = S, Se..

Particulas “core-shell”
Síntese de CdS e CdSe
J Chem Ed 2007, 84, 709

Microemulsões CTAB/heptano/pentanol/água

CdSe
CdS

Agregação de nanoparticulas
Minimizar utilizando tensoactivos

Nanopartículas de ouro e prata

Plasmões
Oscilações na superficie de metais

Nanoparticulas de ouro

Nanoparticulas de prata
Aplicações em análise clinica

Efeitos antimicrobianos

Fullerenos, nanotubos de carbono e grafeno

Fullerenos
C60

C60 em solução

C20

Derivados dos fullerenos
A functionalização dos fullerenos é possível para produzir sistemas com elevada solubilidade em vários solventes

PCBM