Desenvolvimento de um sensor óptico raciométrico para monitoramento de compostos orgânicos voláteis usando ORMOSIL poroso incorporado com pontos quânticos de carbono-Eu3+

• Processo: 24/03721-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Danilo Manzani
• Beneficiário: Bruno Seiki Domingos Onishi
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/08111-2 - Materiais conversores de luz à base de terras raras: marcadores luminescentes, sensores e amplificadores ópticos, AP.TEM
• Assunto(s): Fotoluminescência Elementos da série dos lantanídeos Processo sol-gel
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotoluminescencia | Lantanídeos | nanopartícula de carbono | sensor químico | sol-gel | VOCs | Síntese e caracterização de nanomateriais; sol-gel; processos de fotoluminescência; processos de sorção-dessorção (interfaces); sensoriamento óptico por emissão fotoluminescente

Resumo

Compostos Orgânicos Voláteis (COVs) são compostos orgânicos com pressões de vapor superiores a 0,01 kPa a 293,15 K, provenientes tanto de fontes naturais quanto de atividades humanas. O monitoramento das emissões de COVs é crucial para evitar a degradação ambiental e proteger as pessoas contra riscos carcinogênicos e possíveis explosões. No entanto, o Brasil atualmente carece de legislação específica para padrões de qualidade do ar envolvendo COVs, destacando a necessidade de pesquisas voltadas para o estabelecimento de regulamentações. Diversos tipos de sensores de COVs estão disponíveis, com sensores ópticos, especialmente aqueles que utilizam fibras ópticas e guias de onda planares, emergindo como concorrentes promissores devido à sua imunidade a interferências eletromagnéticas e adequação para aplicações de sensoriamento remoto. Pontos de quânticos de carbono (CDs) representam uma solução promissora para detecção de COVs, apresentando emissões de fotoluminescência ajustáveis, biocompatibilidade e solubilidade. A pesquisa utilizando CDs para monitoramento de COVs tem crescido, com estratégias envolvendo CDs incorporados em matrizes sólidas e monitoramento de sinais de fluorescência e/ou absorbância. Estruturas porosas, particularmente híbridas orgânicas-inorgânicas baseadas em silicato (ORMOSIL), oferecem porosidade e área superficial desejáveis, aprimorando o desempenho do sensor. A inovação proposta envolve o desenvolvimento de um sensor óptico raciométrico para reconhecimento e quantificação de acetona, incorporando diretamente CDs-Eu3+ na estrutura ORMOSIL. O projeto concentra-se na detecção de acetona devido à sua natureza perigosa e aplicações potenciais em diagnósticos não invasivos, incluindo diabetes e câncer de pulmão, visto que a acetona é um metabólito detectável na respiração dos pacientes. Os desafios incluem alcançar uma distribuição homogênea de CD-Eu3+ e lidar com a sensibilidade sol-gel durante o desenvolvimento da estrutura porosa ORMOSIL. A metodologia abrange a modificação da ponta da fibra óptica, a modificação superficial de substratos de vidro usando a técnica sol-gel e a utilização de materiais precursores com CD-Eu3+ diretamente ligados ao organoalcoxissilano para o desenvolvimento do sensor.