p Embora nós possam ser um incômodo, também são muito úteis quando se trata de amarrar os cadarços ou quando você vai velejar. Em matemática, não há menos de 6 bilhões de nós potenciais diferentes, mas e os nós na química? Desde a década de 1970, cientistas têm tentado amarrar moléculas para criar novos, propriedades mecânicas personalizadas que podem dar origem a novos materiais. Os primeiros sucessos ocorreram 20 anos depois, mas o processo continua laborioso. p Hoje, pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, desenvolveram uma técnica simples e eficaz para amarrar nós em moléculas, e, pela primeira vez, observei as mudanças nas propriedades que resultam desses entrelaçamentos. Os resultados, publicado no jornal Química - Um Jornal Europeu , abrir novas perspectivas para projetar materiais e transferir informações molecularmente.

p Os nós certamente são úteis. Mas e na química? É possível unir moléculas? A ideia apareceu pela primeira vez em 1971 com o objetivo de criar novos materiais induzidos pelas mudanças nas propriedades mecânicas e físicas que resultariam desses intertravamentos. Mas foi só em 1989 que Jean-Pierre Sauvage, o vencedor do Prêmio Nobel de Química da França em 2016, teve sucesso. Os cientistas subseqüentemente trabalharam arduamente na tentativa de formar nós, mas continua sendo um desafio.

p "Para ligar as moléculas, você tem que usar metais que se ligam às moléculas e as direcionam para um caminho muito específico, formando as interseções que são necessárias para fazer nós, "explica Fabien Cougnon, Pesquisadora do Departamento de Química Orgânica da Faculdade de Ciências da UNIGE. "Mas é um processo complexo que muitas vezes resulta em uma perda de matéria-prima de mais de 90%. A quantidade resultante de nós moleculares é normalmente de apenas alguns miligramas, no máximo, não o suficiente para fazer novos materiais. "

p Moléculas hidrofóbicas que se unem por conta própria

p Os químicos da UNIGE desenvolveram uma nova técnica que permite criar facilmente moléculas interligadas. “Usamos moléculas de gordura que embebemos em água aquecida a 70 graus. Por serem hidrofóbicas, eles tentam escapar da água a todo custo, reunindo-se e formando um nó por meio da automontagem, "diz Tatu Kumpulainen, Pesquisadora do Departamento de Físico-Química da Faculdade de Ciências da UNIGE.

p Graças a esta nova técnica, os químicos baseados em Genebra podem fazer nós moleculares sem esforço, e - ainda mais importante - sem perder nenhum material. “Transformamos até 90% dos reagentes básicos em nós, o que significa que podemos considerar uma análise real das mudanças nas propriedades mecânicas induzidas pelos nós, que nunca foi feito antes, "observa Cougnon. Embora eles não possam escolher como as moléculas se unem, eles são capazes de reproduzir o mesmo nó à vontade, porque a mesma estrutura química sempre formará um nó idêntico no ambiente aquoso.

p Cada nó tem suas próprias propriedades mecânicas

p Agora que o nó das moléculas se tornou fácil, o que os pesquisadores podem fazer com esses nós? Existe algum valor em formá-los? Para verificar o impacto dos intertravamentos, os químicos de Genebra escolheram uma família de moléculas que têm todas o mesmo design:elas absorvem ultravioleta, são fluorescentes e são altamente sensíveis ao ambiente geral, especialmente a presença de água.

p "Criamos quatro nós, do mais simples ao mais complexo (zero, dois, três e quatro cruzamentos), que comparamos a uma molécula de referência que constitui sua base, "explica Cougnon." Para fazer isso, primeiro usamos a ressonância magnética nuclear (NMR) para observar a rigidez das diferentes partes dos nós e a velocidade e a forma como se movem entre si. "Os cientistas descobriram uma primeira mudança nas propriedades mecânicas:quanto mais complexos são os nós, menos eles se movem.

p Os químicos subsequentemente usaram a espectroscopia para comparar os espectros dos quatro nós entre si. "Logo percebemos que os nós únicos mais soltos (zero e duas interseções) se comportavam da mesma maneira que a molécula de referência, "continua Kumpulainen." Mas quando os nós são mais complexos, as moléculas - que eram mais compactas - mudaram suas propriedades físicas e de cor! Sua forma de absorver e emitir luz diferia da molécula de referência. "Essa mudança de cor significa que os cientistas podem visualizar as propriedades mecânicas específicas de cada montagem, incluindo sua elasticidade, estrutura, movimento ou posição.

p Pela primeira vez, os químicos de Genebra mostraram que as moléculas com nós alteram as propriedades mecânicas. "Agora queremos ser capazes de controlar essas mudanças de A a Z para que possamos usar esses nós, por exemplo, como indicadores das propriedades do meio ambiente, "diz Kumpulainen. Agora que não há perda de material na hora de fazer os cruzamentos, eles também planejam construir novos materiais, como elásticos, usando as redes de nós. "Afinal, podemos considerar a transferência de informações dentro de um nó graças a uma simples mudança de posição em uma parte do nó que se refletiria em toda a estrutura e transmitiria a informação, "conclui Cougnon.