Rubi molecular: Termômetro molecular é inspirado em rubi

Nanotecnologia

Rubi molecular mede temperatura em qualquer lugar

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/06/2017

Aqui o rubi molecular aparece em suas formas sólida (vermelho) e dissolvida (amarelo) - ele pode ser usado para medições de temperatura sem contato. [Imagem: Sven Otto/JGU]

Rubi molecular

Um rubi inspirou químicos alemães a criarem um termômetro molecular, capaz de medir a temperatura em pontos específicos de sólidos, líquidos, nanopartículas e até de aglomerados de moléculas, as chamadas micelas.

Tal como um rubi, a nanoestrutura contém o elemento cromo que lhe dá a cor vermelha, e é por isso que ela foi também apelidada de "rubi molecular". Mas, ao contrário da gema rubi, não se trata de um cristal sólido, mas de uma molécula solúvel em água.

É justamente graças a essa solubilidade que o rubi molecular pode ser usado para medir a temperatura em muitos ambientes diferentes, o que lhe dá aplicações potenciais nos campos das ciências dos materiais, biologia e medicina.

Termômetro óptico

Medir a temperatura com o rubi molecular é bastante simples. O ponto onde se deseja medir é irradiado com luz azul, que é absorvida pelo rubi molecular, que por sua vez re-emite radiação infravermelha em dois comprimentos de onda diferentes.

Dependendo da temperatura, há uma emissão mais intensa de infravermelhos em um dos dois comprimentos de onda. A temperatura é então determinada com base na relação correspondente de intensidade entre os dois comprimentos de onda.

"Qualquer um com um espectrômetro de emissão simples pode realizar este tipo de medição. O rubi molecular funciona tão bem a 100 graus Celsius quanto a menos 63 graus Celsius, o que está em uma faixa relevante para a prática diária," explicou Sven Otto, da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz.

Medição proporcional

O princípio da medição de temperatura ratiométrica - proporcional - óptica não é novo. No entanto, até agora era impossível realizar medições usando apenas um único tipo de agente fotoativo, sendo necessário utilizar dois corantes, um que produz uma emissão dependente da temperatura e outro corante de referência, com emissão independente da temperatura. Isso torna a síntese dos materiais e sua calibração muito mais difíceis.

"Nosso rubi molecular, por outro lado, é simplesmente feito de matérias-primas baratas e não são necessárias substâncias de referência adicionais para medir a temperatura. Ele pode ser usado sempre que se queira medir a temperatura sem ter que ter contato direto com o objeto, como com um termômetro convencional," disse a professora Katja Heinze.

Bibliografia:

Thermo-Chromium: A Contactless Optical Molecular Thermometer
Sven Otto, Norma Scholz, Thomas Behnke, Ute Resch-Genger, Katja Heinze
Chemistry
DOI: 10.1002/chem.201701726