Um artigo recente em Luminescência Relata um método para sintetizar pontos de carbono fluorescente (CDs) usando a ablação a laser de folhas de louro em soluções biocompatíveis. Essa abordagem enfatiza práticas ambientalmente conscientes na síntese nanomaterial.
Crédito da imagem: Madeleine Steinbach/Shutterstock.com
Fundo
Os pontos de carbono são partículas de carbono em escala de nanômetros com propriedades fotoluminescentes, biocompatibilidade e estabilidade química. Essas características apóiam seu uso em áreas como bioimagem, administração de medicamentos e monitoramento ambiental.
Os métodos de síntese incluem abordagens de cima para baixo (por exemplo, ablação a laser, oxidação química) e estratégias de baixo para cima (por exemplo, pirólise, síntese assistida por microondas).
A ablação a laser é reconhecida por sua capacidade de produzir CDs com tamanho controlado e contaminação química mínima. Tradicionalmente, essa técnica usa fontes de carbono sintéticas ou inorgânicas. O uso de biomassa pure, como folhas de plantas, oferece uma alternativa mais sustentável.
Metodologia
No estudo, as folhas de louro foram irradiadas usando um laser de ND: YAG (1064 nm, duração do pulso de 3 ns, energia de 100 MJ por pulso, taxa de repetição de 1 Hz) enquanto submerso em solução salina tamponada com fosfato (PBS). Aproximadamente 20 camadas de folhas de louro, cada uma com cerca de 350 µm de espessura, foram empilhadas em um tubo de teste de vidro.
A amostra foi movida durante a irradiação para distribuir uniformemente a exposição a laser e evitar a perfuração. O processo durou duas horas, fornecendo cerca de 7200 pulsos. A ablação a laser gerada por carbono nanopartículas diretamente na solução PBS.
Para caracterizar as partículas resultantes, várias técnicas foram aplicadas. A espectroscopia visível por UV mostrou um pico de absorção próximo a 274 nm, típico de transições π-π* em materiais de carbono. A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelou principalmente partículas esféricas, principalmente de 2 a 4 nm de diâmetro, com algumas partículas maiores presentes.
Imagens TEM de alta resolução indicaram franjas de treliça, sugerindo algumas características cristalinas. Sob luz UV de 365 nm, as amostras emitiam a luz azul centrada em torno de 472 nm, indicando fotoluminescência.
A espectroscopia ATR-FTIR identificou grupos funcionais de superfície, incluindo grupos hidroxila e carbonil, associados à dispersibilidade da água e biocompatibilidade. As propriedades de fluorescência permaneceram estáveis durante um período de três meses. Imagens adicionais com Microscopia óptica e a microscopia eletrônica de varredura (SEM) forneceu um contexto morfológico adicional.
Resultados e discussão
O método de síntese produziu pontos de carbono com fluorescência e características estruturais consistentes com conhecido nanomateriais. O pico de absorção a 274 nm e a emissão em torno de 472 nm são típicos dos CDs com domínios de carbono SP² e centros de emissão relacionados à superfície. A análise TEM confirmou um tamanho de partícula dominante de 2–4 nm, com morfologia esférica e características cristalinas parciais.
As propriedades ópticas, incluindo emissão sob excitação de UV, são consistentes com os efeitos de confinamento quântico dependentes de tamanho e possíveis contribuições dos estados de defeitos superficiais. A análise ATR-FTIR indicou a presença de grupos funcionais hidrofílicos, apoiando a solubilidade observada e a potencial biocompatibilidade. A luminescência permaneceu estável durante um período de três meses, sugerindo estabilidade química e estrutural.
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Conclusão
O estudo apresenta um método simples para produzir pontos de carbono fluorescentes através da ablação a laser de folhas de louro em PBS. As nanopartículas resultantes têm predominantemente abaixo de 10 nm de tamanho e exibem fotoluminescência azul sob luz UV. Suas propriedades estruturais e químicas sugerem aplicações em potencial nas tecnologias de imagem e detecção.
O uso de folhas de louro pure como fonte de carbono suporta uma abordagem mais sustentável para a síntese de CD e reduz a dependência de precursores sintéticos ou produtos químicos agressivos. Os achados demonstram a relação entre as condições de síntese, a estrutura de nanopartículas e o comportamento óptico. Pesquisas futuras podem investigar e adaptar ainda mais as propriedades desses CDs para aplicações direcionadas.
Referência do diário
Manno D., Serra A. (2025). Síntese de pontos de carbono fluorescentes altos por ablação a laser de folhas de louro em soluções biocompatíveis. Luminescência. Doi: 10.1002/bio.70202, https://analyticalsciencejournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bio.70202