Elucidating the structure of cellulose nanofibril networks by Cryogenic Transmission Electron Microscopy

• Grant number: 25/07212-0
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: June 01, 2025
• End date: November 30, 2025
• Field of knowledge: Physical Sciences and Mathematics - Chemistry - Physical-Chemistry
• Principal Investigator: Juliana da Silva Bernardes
• Grantee: Rafael Giovanini de Lima
• Host Institution: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brazil
• Associated research grant: 24/20969-0 - Controlling the Interactions between Cationic Nanocellulose and Other Colloids for the Design of Functional Materials, AP.R

Abstract

Nanoceluloses são materiais de base biológica com propriedades únicas e potencial para aplicações diversas, que vão desdebiomédicas e cosméticas até à indústria alimentar. Esforços significativos de pesquisa têm sido direcionados para o estudoda extração de nanoceluloses a partir de diferentes biomassas através de abordagens top-down. Fibrilas de nanocelulose(CNFs) são nanomateriais flexíveis com uma alta razão de aspecto, que formam géis mesmo em baixas concentrações. Essasredes de CNF entrelaçadas são promissoras para o controle reológico de produtos formulados. Apesar do interesse atual emmateriais de nanocelulose, existem apenas alguns estudos que avaliam a morfologia das redes de CNF em alta resolução,como os trabalhos recentemente desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa.Este projeto visa caracterizar e compreender a morfologia das CNFsem sistemas aquosos através da Microscopia Eletrônica deTransmissão no modo criogênico (Crio-TEM), uma técnica quepermite a análise morfológica na própria dispersão. Redes interconectadas de CNF serão sistematicamente montadas emágua e os efeitos de pH, força iônica e adição de coloides de cargas opostas serão investigados na formação de rede de CNF.Para isso, será necessário o desenvolvimento de preparo de amostras para as amostras de CNF que são bastante viscosas.Esta pesquisa ajudará a elucidar os fatores que afetam a estrutura tridimensional das redes de CNF em água, e os resultadosauxiliarão no uso potencial dessas nanoestruturas como floculantes, adesivos e revestimentos.