Nucleação, Crescimento e Auto-Montagem Controlados por Difusão de Nanopartículas de Sílica em Fluxo Microfluídico Laminar

Dispositivos microfluídicos surgiram como uma plataforma promissora para controlar pequenos volumes de fluido na escala de micrômetros, oferecendo novas oportunidades em várias áreas, especialmente na síntese de nanomateriais como nanopartículas de SiO2. Esse potencial está relacionado ao controle preciso de parâmetros de síntese, como temperatura, concentração de reagentes, taxa de fluxo e micromistura, que são difíceis de controlar na síntese em lote. Além disso, o regime de confinement espaço pode facilitar a separação das etapas de nucleação e crescimento, proporcionando controle superior sobre o tamanho e a dispersão das partículas. No entanto, sua operabilidade sob condições desafiadoras, como altas concentrações de reagentes, e os mecanismos que governam a síntese, crescimento e auto-montagem permanecem insuficientemente compreendidos. Portanto, este estudo compara as sínteses microfluídica e em lote de nanopartículas de SiO2. Através de simulações numéricas de fluxo laminar e difusão de advecção de espécies, mapeamos a sobreposição de precursores ao longo do microcanal, incluindo a identificação de uma região de interdiusão estreita onde se espera que a nucleação inicie. O papel do fluxo na formação de novas estruturas auto-montadas também é discutido, consistente com as características hidrodinâmicas dependentes do tamanho das partículas sob convecção laminar e aprimoradas por confinamento.