Tamanho é documento

Na nanotecnologia tamanho é documento! Em algumas vezes o tamanho do material é mais importante que a sua própria natureza, ou seja, o tamanho possui mais efeitos em suas propriedades do que sua composição.

A condição fundamental para considerar um material “nano” é ter dimensões dentro de uma faixa específica, que segundo a Comissão Européia vai de 1nm à 100nm. É sabido que as propriedade dos nanomateriais são fortemente influenciadas pela sua forma, química de superfície e pelo seu tamanho. Como exemplo típico podemos falar das propriedade ópticas do ouro, que quando se apresentam em torno de 10 nm apresenta coloração avermelhada e quando acima de 50 nm começa apresentar coloração azulada, ficando visível também o início de aglomeração.

Ou ainda nos quantum dots (pontos quânticos) em que o tamanho muda a cor de forma considerável, como ilustrado na figura abaixo.

Uma das etapas mais difíceis importantes em síntese de nanomateriais é controlar o tamanho. Muitas vezes uma mesma rota sintética possui diversas variações e todas elas adquirem tamanhos e morfologias diferentes de nanopartícula.

No caso dos nanometais nobres, tal como o ouro e prata, o tamanho é sensível à quantidade de redutor  e a velocidade em que são adicionados no meio reacional. Para o caso dos óxidos, como o óxido de ferro, a velocidade de agitação tem grande impacto no tamanho final das partículas. No caso da sílica são as proporções entre etanol/NH3 que interferem no tamanho das partículas.

Conhecendo as variáveis que influenciam no tamanho, é possível manipular e adquirir tamanhos variados de acordo com a intenção de pesquisa e aplicação.

Talvez para você não faça muito sentido, porém o tamanho de uma partícula é que pode determinar penetração ou não da membrana celular e uma interação ou não com DNA.

Nanopartículas que apresentam propriedades catalíticas apresentam-se mais potentes em tamanho muito próximos de 5nm, quase a nível atômico. Quanto menor o tamanho, maiores as propriedades químicas e físicas, pois sua área de contato é muito grande.

Em nanomateriais porosos, o tamanho do poro pode ser relevante no processo de seleção de moléculas a serem adsorvidos. É fácil de imaginar uma molécula maior que o “buraco” não conseguir entrar. É importante se atentar que nessa escala as dimensões são sensíveis a qualquer mudança, afinal de contas estamos falando de algo próximo a 0,000000001 metros. Ouro vermelho tem 0,000000010 m e ouro azul tem 0,000000050 m, a diferença é muito sutil.

O tamanho de uma partícula pode ser determinada por meio de técnicas especiais de caracterização. É comum vermos uma microscopia eletrônica de transmissão (TEM do inglês) ou um espalhamento de luz dinâmica (DLS do inglês) em artigos para mostrar o tamanho das partículas do estudo em questão. O DLS analisa distribuição de tamanho, informando também a homogeneidade das partículas. Em alguns tipos de nanomateriais é possível utilizar a equação de Scherrer para determinar diâmetro médio de partícula.

Imagem aleatória da internet para mostrar uma distribuição de tamanho usando DLS e imagem de TEM das partículas.