Notícia

Pesquisadores conseguem personalizar cavidades em novo material poroso, que podem ser usadas para armazenar várias substâncias

Fonte

Universidade de Gotemburgo

Data

sexta-feira, 10 junho 2022 06:20

Áreas

Biologia. Ciência de Materiais. Entrega de Medicamentos. Indústria Farmacêutica. Química Medicinal.

Materiais porosos são muito interessantes para os cientistas, pois podem interagir com partículas ‘convidadas’, como íons, átomos e moléculas, nas cavidades do material. Materiais porosos inorgânicos como zeólitos já estão sendo usados ​​em detergentes, onde desempenham um papel importante trocando seus próprios íons de sódio pelos íons de cálcio na água.

O problema com materiais porosos inorgânicos é a falta de flexibilidade em projetá-los conforme necessário.

Facilidade de projeto

“Baseamos nossa descoberta em pesquisas sobre ligações de carbono covalentes, que receberam o Prêmio Nobel em 2010. No passado, conseguimos criar materiais orgânicos e porosos em forma de pó usando moléculas de carbono, mas essa abordagem é mais adequada para armazenar gases nas cavidades. Agora podemos construir um material com camadas de filmes finos que é muito mais estável e fácil de projetar de acordo com nossas especificações”, disse Martin Ratsch, doutorando no Departamento de Química e Biologia Molecular da Universidade de Gotemburgo, na Suécia.

Uma ligação covalente, ou ligação de pares de elétrons, ocorre quando dois ou mais átomos compartilham um, dois ou três pares de elétrons entre eles. A física atômica clássica descreve isso como o preenchimento da camada eletrônica mais externa. As ligações covalentes criam cadeias moleculares estáveis que os pesquisadores usam para construir novos materiais com alta regularidade.

As moléculas orgânicas sempre contêm carbono e hidrogênio, mas como o átomo de carbono é relativamente pobre em elétrons, ele precisa de ajuda para formar ligações covalentes. A pesquisa mostrou que o elemento paládio serve como um catalisador que ajuda o carbono a formar ligações covalentes. O processo é único porque pode ser realizado em condições brandas e com alta precisão. Isso foi crucial na produção do filme poroso construído usando vários compostos de carbono.

Martin Ratsch construiu filmes porosos em uma fina placa de ouro, onde as ligações covalentes de carbono criam uma superfície porosa estável. Ao adicionar uma quantidade controlada de moléculas à base de carbono ativadas pelo elemento paládio, ele pôde criar filmes porosos com a espessura desejada e com cavidades do tamanho desejado. O resultado é uma superfície que permite aos pesquisadores combinar camadas de filmes com propriedades diferentes. As substâncias podem ser colocadas nas cavidades dentro do material conforme necessário.

“Existem vários campos de aplicação. O filme poroso também pode atuar como uma membrana nas baterias, quando você deseja controlar o número de íons que podem passar”, explicou Martin Ratsch.

Material também funciona como filtro

Martin Ratsch também destacou que o novo material pode ser uma forma interessante de filtrar soluções até o nível molecular, já que o tamanho das cavidades pode ser determinado. Teoricamente, seria possível filtrar vodka para que as moléculas de etanol ficassem presas, enquanto as moléculas menores de água podem passar pelas cavidades.

O filme poroso foi produzido em laboratório em uma escala muito pequena. Ainda há muita pesquisa a ser feita, especialmente para o processo se tornar mais barato.

“Usamos uma fina folha de ouro para construir o material e paládio como catalisador para criar as ligações covalentes de carbono. Precisamos encontrar outra substância como catalisador antes de podermos aumentar a produção. Esse deve ser o próximo passo da pesquisa, e pode levar 10 anos até que esse material se torne comercialmente viável”.

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Gotemburgo (em inglês).

Fonte: Olof  Lönnehed, Universidade de Gotemburgo. Imagem: material orgânico poroso é construído em filmes finos sobre uma fina placa de ouro. Fonte: Martin Ratsch, Universidade de Gotemburgo.

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