Criado termômetro para medir temperatura de objetos em nanoescala

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/09/2024

Estrutura e imagem do cristal de van der Waals que funciona como um nanotermômetro.
[Imagem: Dmitri Leo Mesoza Cordova et al. - 10.1002/adma.202312597]

Nanotermômetro

A temperatura é essencialmente uma agitação das moléculas. Quando muitas delas se agitam é fácil medir essa agitação. Contudo, conforme mergulhamos matéria adentro, a ponto de conseguir discernir moléculas individuais, a coisa começa a se complicar.

Em outras palavras, é muito difícil medir a temperatura da nanoescala para baixo.

Por isso, não deixa de ser surpreendente a descoberta feita por Dmitri Cordova e colegas da Universidade da Califórnia de Irvine, nos EUA.

Cordova descobriu um material unidimensional, formado por apenas uma camada atômica, cuja cor muda conforme a temperatura se altera. Isso permitiu nada menos do que construir o menor termômetro do mundo, que ainda se mostrou o mais sensível já feito.

"A necessidade de medir a temperatura é importante porque muitos processos biológicos e industriais dependem do rastreamento de pequenas mudanças na temperatura. Agora, podemos ter termômetros que poderíamos tentar enfiar nas células," disse o professor Maxx Arguilla, coordenador da equipe.

Cordova acrescenta que os nanotermômetros também poderão medir as temperaturas e avaliar as eficiências de componentes eletrônicos até a nanoescala, incluindo circuitos e dispositivos de armazenamento de dados. As indústrias já têm termômetros ópticos que usam ao fabricar componentes de computador, mas o novo material da equipe é pelo menos 10 vezes mais sensível, segundo o pesquisador.

O fenômeno que explica o funcionamento deste termômetro é o termocromismo.
[Imagem: Dmitri Leo Mesoza Cordova et al. - 10.1002/adma.202312597]

Cristal termocrômico

A descoberta aconteceu quando Cordova cultivava cristais de iodeto de índio e selênio (InSeI) que, em escalas de comprimento nanométrico, lembram "molas", ou seja, têm formato helicoidal. O interesse inicial era submeter esses cristais a um estresse térmico, para ver até que temperatura eles se manteriam íntegros.

Foi quando os pesquisadores notaram que as cores dos cristais mudavam sistematicamente de amarelo para laranja, dependendo da temperatura, um fenômeno conhecido como termocromismo. Isso os levou a fazer medições precisas para ver a faixa de temperatura a que cada cor correspondia.

Eles então usaram uma fita adesiva para extrair amostras monoatômicas dos cristais - foi assim que o grafeno foi descoberto - e então confirmaram que essas películas 2D ainda funcionavam como termômetros, com a vantagem de poderem ser transferidas, reconfiguradas e acopladas a outros materiais ou superfícies.

"Nós agora estamos tentando hackear as regras de design dos materiais para fazer materiais ainda mais sensíveis," disse Arguilla. "Estamos tentando abrir a caixa de ferramentas para termometria óptica, da escala em massa até a nanoescala."

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