Investigadores Carlos Brites e Luís Carlos, em colaboração com dois grupos de investigação Argentinos, desenvolveram uma nova técnica para medir a condutividade térmica de nanoestruturas porosas usando termometria de luminescência em tempo real. O trabalho, que foi publicado na revista Nanoletters, uma das revistas mais influentes do mundo em nanotecnologias, abre as portas para o desenvolvimento de novos sistemas de isolamento térmico e eléctrico, microfluída, células fotovoltaicas e catalisadores, entre outras aplicações.

O trabalho reporta a medição da condutividade térmica de nanoestruturas em camadas construídas com nanopartículas de ouro de cerca de 5 a 50 nm de diâmetro, sobre as quais é depositado um revestimento de óxido de silício ou titânio nanoporoso, com uma espessura entre 100 e 200 nm. Quando as partículas de ouro são iluminadas com um laser de infravermelho (980 nm) absorvem a energia do feixe libertando calor e aquecendo a estrutura onde estão inseridas. Na superfície do revestimento nanoporoso foi depositado um termómetro luminescente constituído por moléculas que, quando iluminadas na região espectral do ultravioleta, emitem luz com uma intensidade que varia diretamente com a temperatura.

O conjunto termómetro-aquecedor foi usado para medir, em tempo real, o fluxo de calor que atravessa o filme nanométrico de óxido de silício ou titânio nanoporosos e a sua correspondente condutividade térmica. Os valores obtidos são concordantes com os valores medidos por métodos elétricos convencionais, que são normalmente destrutivos, requerendo a deposição obrigatória de camadas metálicas e isoladoras adicionais sobre os filmes e exigindo o conhecimento prévio da resistência de contato térmico entre os nanoaquecedores e a camada mesoporosa. A técnica agora reportada não tem nenhuma destas limitações.

A sinergia entre as áreas de investigação dos grupos Portugueses e Argentinos foi fundamental para desenvolver esta nova técnica de medição de condutividade térmica. Contrariamente à abordagem tradicional e destrutiva baseada em métodos elétricos, a experiência do grupo português em nanotermometria por luminescência de iões lantanídeo trivalentes, combinada com a engenharia de estruturas nanoporosas realizadas pelos investigadores argentinos permitiu a medição de temperatura sem contato em nanoestruturas, um avanço com impacto na caracterização do fluxo de calor em dispositivos nanométricos.

A quantificação dos fluxos térmicos que ocorrem a escalas micro e nanométricas é um tópico de investigação muito importante em áreas que requerem um nível elevado de integração, tais como eletrónica, biomedicina e nanoengenharia. Por exemplo, a técnica agora proposta permite aquecer, de uma forma muito controlada, uma determinada região de um circuito de um pequeno chip onde podem circular pequenas quantidades de fluídos, usando um laser infravermelho externo ao dispositivo. Trata-se de uma abordagem simples e direta de controlo de dispositivos de microfluídica, que têm importância vital no fabrico de biossensores, na separação ou produção em cadeia de moléculas, ou mesmo na criação de órgãos artificiais.

O trabalho, que está disponível no site da American Chemical Society, é uma colaboração entre os investigadores Carlos Brites e Luís Carlos da Universidade de Aveiro (CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro e Departamento de Física), e os investigadores Argentinos Galo Soler-Illia, do Instituto de Nanosistemas da Universidad Nacional de San Martín, Paula Angelomé, Cecilia Fuertes e Eduardo Martínez, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) e Comisión de Energía Atómica (CNEA).