Novos desenvolvimentos em termómetros moleculares
2022-10-26
Luís Carlos, Albano Neto e Miguel Hernández-Rodríguez publicam trabalho desenvolvido em colaboração com equipa da Universidade de Michigan (EUA) e CNRS (França).

Uma equipa da Universidade de Aveiro (UA) codesenvolveu estruturas moleculares luminescentes para medir a temperatura remotamente. O artigo foi publicado recentemente no prestigiado Journal of the American Chemical Society (JACS).

Publicado on-line a 29 de setembro no muito prestigiado Journal of the American Chemical Society(JACS), o artigo conta com a participação de uma equipa da Universidade de Aveiro (UA) liderada por Luís Carlos, professor do Departamento de Física (DFis) da UA e integrando os investigadores Albano Neto e Miguel Hernández-Rodríguez, do DFís (grupo Phantom-G) e do CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro, e envolve uma colaboração com os grupos do Vince Pecoraro, professor da University of Michigan (EUA) e Stephane Petoud, professor do Center for Molecular Biophysics, CNRS - Orleans (França).

No artigo intitulado “Tunable Optical Molecular Thermometers Based on Metallacrowns”, foram caracterizados uma série de materiais moleculares cuja luminescência varia fortemente com a temperatura entre −262 °C e 130 °C. As principais características da “cor” de emissão destes materiais, rotulados como Ln2L8, são determinadas pelo tipo de ião lantanídeo, Ln = Sm3+ (samário) ou Ln = Tb3+ (térbio), usado na sua composição (L = ligandos orgânicos, ver Figura). Esta série contém oito compostos com cada um dos iões Sm3+ ou Tb3+ (preparados na University of Michigan) que, ao serem misturados na proporção 1:1 (e.g., Sm2L8:Tb2L8) e irradiados com luz ultravioleta, emitem luz (luminescência) com uma mistura de cores. À medida que se aumenta a temperatura, a cor vermelha, característica da emissão do ião Sm3+, prevalece em relação à cor verde, típica do ião Tb3+.

Curiosamente, uma dessas misturas (Sm2moshi8:Tb2moshi8) despertou a atenção dos investigadores da UA por apresentar propriedades luminescentes bem distintas das demais. Para além da caracterização detalhada das propriedades de emissão, os investigadores da UA conseguiram prever qual seria o comportamento da emissão deste composto com a temperatura que é “um dos primeiros exemplos na literatura onde simulações computacionais baseadas em conceitos de física quântica (como a regra de ouro de Fermi) permitem prever o comportamento da luz emitida em função da temperatura”, refere Albano Neto. 

Além disso, “o procedimento teórico desenvolvido neste artigo abre perspetivas ao uso desta metodologia, conjuntamente com ferramentas de inteligência artificial, como Machine Learning, por exemplo, para a modelação de termómetros luminescentes mais eficientes”, realça, também, Albano Neto.

A termometria da luminescência é uma área científica que tem registado um crescimento exponencial demonstrando avanços significativos na imagiologia térmica, diagnóstico e terapia fototérmica, entre outras áreas. “Este interesse tem sido encorajado, principalmente, porque muitas das atuais exigências tecnológicas em áreas como a micro e nanoeletrónica, fotónica, micro e nanofluídica e nanomedicina requerem medições de temperatura com uma resolução espacial à escala submicrométrica, onde os termómetros de contacto convencionais (termómetros líquidos e bimetálicos, termopares, pirómetros e termómetros) são ineficazes”, sublinha Luís Carlos. Esta limitação dos termómetros convencionais para sistemas a pequena escala impulsionou o desenvolvimento de micro e nanotermómetros luminescentes, “um tópico de investigação que vive a sua época inflacionária contabilizando hoje em dia mais de 8% do total de publicações em luminescência ou materiais luminescentes”, enfatiza Luís Carlos.

Este é o 41º artigo publicado no JACS na história da UA.

Mais informações no artigo:

Elvin V. Salerno, Albano N. Carneiro Neto, Svetlana V. Eliseeva, Miguel A. Hernández-Rodríguez, Jacob C. Lutter, Timothée Lathion, Jeff W. Kampf, Stéphane PetoudLuis D. Carlos, e Vincent L. Pecoraro, “Tunable Optical Molecular Thermometers Based on Metallacrowns”, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c04821 (acesso gratuito para membros da UA).

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