Pontos Quânticos poderão sair dos laboratórios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/09/2005

No mesmo dia, foram divulgados dois importantes avanços relativos aos pontos quânticos, um dos mais promissores materiais da era da nanotecnologia. As pesquisas foram feitas por cientistas de universidades diferentes, trabalhando de forma independente.

O que são pontos quânticos

Pontos quânticos são minúsculas partículas semicondutoras - ou nanopartículas - medindo não mais do que 10 nanômetros cada uma. O material preferido para sua construção é o seleneto de cádmio (CdSe). Sua principal característica é o fato de serem fluorescentes, podendo ser fabricados para brilhar em diversas cores.

Pontos quânticos de seleneto de cádmio, por exemplo, absorvem fótons de luz ultravioleta e os reemitem como fótons de luz visível. A cor do seu brilho varia, dependendo do seu tamanho, passando do vermelho para o azul à medida em que se tornam menores.

Os cientistas estão interessados nos pontos quânticos porque eles duram muito mais do que os corantes convencionais utilizados para marcar moléculas, corantes estes que só brilham por alguns segundos. Os pontos quânticos permitem a observação das moléculas por muito mais tempo, permitindo aos cientistas recolher muito mais informações sobre o que acontece nas reações químicas e nas interações biológicas.

Mas os pontos quânticos são interessantes também para aplicações na área de energia, já que produzem elétrons quando absorvem luz, permitindo a construção de células solares extremamente eficientes.

Primeira descoberta

A primeira descoberta foi feita pela equipe do cientista Michael Wong, da Universidade Rice, Estados Unidos, e publicada no jornal Nanotechnology. Ele e sua equipe conseguiram substituir os caríssimos solventes, necessários para a produção dos pontos quânticos, por óleos comuns, utilizados correntemente na indústria química.

Embora promissores, os pontos quânticos são muito caros. Seu preço está ao redor de US$2.000,00 o grama - é isto mesmo, US$2 milhões o quilo, o que os torna um dos materiais mais caros do mundo, mais caros até do que os nanotubos de carbono. A principal razão desse custo astrônomico é o solvente octadeceno, ou ODE, responsável por cerca de 90% do preço final dos pontos quânticos. E, claro, pelo fato de que eles são produzidos "artesanalmente" - não existe ainda uma produção em escala industrial.

E é justamente aí que o novo método pode ser útil. Fluidos de transferência de calor - óleos estáveis e resistentes, utilizados para transferir calor entre unidades de processamento nas fábricas químicas - podem custar até sete vezes menos do que o ODE.

A síntese de pontos quânticos de alta qualidade se tornou uma realidade na década de 1990, quando pesquisadores do MIT, Estados Unidos, descobriram um método para produzí-los em tamanhos uniformes e com características ópticas bem definidas.

A receita básica para sua fabricação é a mesma até hoje. Um solvente é aquecido a 260º C, no qual são injetadas soluções com compostos de cádmio e selênio. Os compostos se decompõem e se recombinam como nanopartículas puras de CdSe - os pontos quânticos. É possível definir suas propriedades ópticas ajustando seus tamanhos - o que é definido pelo tempo que eles ficam "cozendo" no óleo quente.

Segunda descoberta

Entra então em cena a segunda descoberta, feita pela equipe do Dr. Paras N. Prasad, da Universidade Buffalo, também nos Estados Unidos. Na verdade são duas descobertas, dois métodos diferentes para se fabricar pontos quânticos. Os métodos foram descritos em dois artigos publicados no periódico Applied Physics Letters.

Os dois novos métodos de fabricação utilizam um único contâiner, ou "pote", que pode ser preparado em algumas horas. Um dos métodos permite a fabricação de pontos quânticos para bioimagens, enquanto o outro é adequado à produção de pontos quânticos solúveis, prontos para serem incorporados em uma matriz de polímero. A grande vantagem é que os dois novos métodos são escaláveis, ou seja, podem ser ampliados para a produção de pontos quânticos em larga escala.

"Esta química de reação rápida irá permitir que exploremos o verdadeiro potencial dos pontos quânticos, seja para sua inserção em células humanas para imageamento de processos biológicos em detalhes sem precedentes, seja para o desenvolvimento de dispositivos de conversão de energia solar muito mais eficientes," disse o professor Prasad em um comunicado da Universidade.

Os cientistas acreditam que seu método é a primeira demonstração de pontos quânticos semicondutores do tipo III-V que podem funcionar como sondas luminescentes em bioimagem, por não serem tóxicos. Mas essa atoxicidade ainda precisará ser melhor estudada antes que o material seja efetivamente utilizado em seres humanos. "III-V" refere-se à posição dos elementos constituintes dos pontos quânticos na Tabela Periódica. Até o momento, haviam sido criados apenas pontos quânticos II-VI para esse tipo de aplicação.

O segundo método permitiu que os cientistas fabricassem um compósito de pontos quânticos e polímeros. O compósito absorve fótons na região do infravermelho, o que o torna um candidato muito interessante para a fabricação de células solares. As células solares atuais, chamadas fotovoltaicas, absorvem a luz apenas na faixa do verde, o que é um dos principais fatores de seu fraco rendimento.

Próximos passos

Há ainda muitos passos a serem dados antes que os pontos quânticos cumpram sua promessa de se tornarem materiais realmente úteis em larga escala. Mas não há por que duvidar de seu potencial.

O principal inibidor de maiores testes e pesquisas é justamente a dificuldade de sua produção. As duas pesquisas apontam justamente no sentido do seu barateamento. Principalmente, apontam no sentido de permitir que eles sejam produzidos em larga escala, um passo essencial para qualquer novo material que pretenda alcançar o mercado.

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