Quantificação da Distribuição de Tamanhos e Cristalinidade em Sistemas de Nanopartículas Funcionais

• Processo: 25/01013-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Sérgio Luiz Morelhão
• Beneficiário: Valeria Karuna Camargo Molina
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Catálise Magnetismo Óxidos metálicos Cristalografia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | Difracao de raio X | espalhamento de raio X a baixo ângulo | Magnetismo | nanopartículas cristalinas | óxidos metálicos | cristalografia

Resumo

Controlar a dispersividade de forma e tamanho, assim como a cristalinidade das nanopartículas (NPs), é um desafio que impacta a compreensão do papel desses parâmetros nas propriedades físicas e químicas das amostras de NPs. Ferramentas quantitativas confiáveis para analisar a dispersividade e a cristalinidade das NPs são essenciais para otimizar rotas de síntese escaláveis e controlar as propriedades das NPs, como performance catalítica e resposta óptica não linear. As ferramentas mais comuns para analisar a dispersividade e a cristalinidade de NPs são a microscopia eletrônica (EM) e as técnicas de espalhamento de raios X, como o espalhamento de raios X de ângulo amplo (WAXS) e de baixo ângulo (SAXS). No entanto, cada técnica possui limitações e suscetibilidades específicas a diferentes parâmetros. O WAXS, por exemplo, é essencial para obter informações sobre a cristalinidade das NPs, enquanto a EM e o SAXS são necessários para analisar a distribuição de tamanho das partículas. A EM fornece valores médios em pequenos conjuntos de NPs, enquanto as técnicas de raios X acessam valores em massa. O SAXS é influenciado pelas distâncias de interação NP-NP, além do que SAXS e WAXS ponderam a distribução de tamanhos com pesos diferentes, adicionando outra camada de complexidade à análise. Devido às variáveis e limitações de cada técnica individual, a confiabilidade da caracterização das NPs requer a combinação de diferentes métodos. Avanços recentes em conceitos teóricos e experimentais permitem combinar resultados de SAXS e WAXS. Neste trabalho, visando consolidar a aplicabilidade desses conceitos, eles serão aplicados em NPs catalíticas grandes (~100 nm) e NPs ferromagnéticas pequenas (~10 nm).