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Estudo revela os efeitos da irradiação por feixe de íons no comportamento de nanopartículas

quinta-feira, 12 de dezembro de 2024 20:34

Nanopartículas são elementos fundamentais no desenvolvimento de dispositivos cada vez menores e mais eficientes para áreas tão importantes quanto a de saúde, energia renovável, eletrônica e remediação ambiental. Para estudar e produzir esses nanomateriais, técnicas baseadas na irradiação por feixe de íons são muito utilizadas. No entanto, determinar os danos causados pela irradiação nesses materiais ainda é um desafio. 

Uma pesquisa recentemente publicada na revista internacional Applied Surface Science estudou os efeitos da irradiação de íons de neônio (Ne⁺) em nanopartículas de prata (Ag) embutidas em um filme de nitreto de silício. 

O estudo contou com pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), da Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA), do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) e do Surrey Ion Beam Centre, no Reino Unido. A pesquisa foi liderada por dois pesquisadores do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies (INES), Paulo Fichtner e Pedro Grande, ambos professores da UFRGS.

Utilizando as técnicas de espalhamento de íons de energia intermediária (MEIS) e microscopia eletrônica de transmissão por varredura (STEM) , os autores descobriram que as nanopartículas de prata, quando expostas ao feixe de íons, tendem a se dispersar e formar partículas menores que “orbitam” ao redor das partículas originais, recebendo o nome de partículas satélites. Esse fenômeno ocorre porque, quando o feixe de íons atinge as partículas, ele transfere energia para os átomos, deslocando-os de suas posições originais.

Em contrapartida, os pesquisadores também verificaram que, concomitantemente, o sistema tende a reorganizar os átomos para alcançar um estado mais estável e evitar que se espalhem indefinidamente, respondendo a forças termodinâmicas. Com o auxílio de simulações que modelam interações de íons com materiais, os autores sugeriram que parte dos átomos de prata dispersos é reincorporada às nanopartículas maiores. Desse modo, a combinação das técnicas empregadas permitiu o estudo tanto das nanopartículas individuais quanto do sistema como um todo.

“Esta pesquisa é importante porque ajuda a entender como nanopartículas se comportam quando expostas a feixes de íons, uma forma de energia muito utilizada em engenharia e ciência dos materiais”, diz o professor Pedro Grande. “Saber como essas partículas mudam de forma e se dispersam pode ajudar no desenvolvimento de materiais mais resistentes e eficientes. Além disso, compreender os efeitos termodinâmicos envolvidos pode levar a avanços na fabricação de nanomateriais mais precisos e controlados, o que pode beneficiar áreas como a eletrônica e até tratamentos médicos futuramente”, completa.

O trabalho completo está disponível em https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.160301.

Fonte: Gerência de Comunicação do INES