p (PhysOrg.com) - Usando um design inteligente, mas elegante, Químicos da Universidade de Buffalo sintetizaram minúsculos, gaiolas moleculares que podem ser usadas para capturar e purificar nanomateriais. p Esculpido a partir de um tipo especial de molécula chamada "molécula de escova de garrafa, "as armadilhas consistem em minúsculas, tubos orgânicos cujas paredes internas carregam uma carga negativa. Esse recurso permite que os tubos encapsulem seletivamente apenas partículas carregadas positivamente.

p Além disso, porque os cientistas da UB constroem os tubos do zero, eles podem criar armadilhas de tamanhos diferentes que prendem presas moleculares de tamanhos diferentes. O nível de ajuste fino possível é notável:no Jornal da American Chemical Society , os pesquisadores relatam que foram capazes de criar nanotubos que capturavam partículas de 2,8 nanômetros de diâmetro, enquanto deixa as partículas apenas 1,5 nanômetro maiores intocadas.

p Esses tipos de gaiolas podem ser usados, no futuro, para acelerar tarefas tediosas, como a separação de grandes pontos quânticos de pequenos pontos quânticos, ou separando proteínas por tamanho e carga.

p "As formas e tamanhos das moléculas e nanomateriais ditam sua utilidade para as aplicações desejadas. Nossas gaiolas moleculares permitirão separar partículas e moléculas com dimensões pré-determinadas, criando assim blocos de construção uniformes para a fabricação de materiais avançados, "disse Javid Rzayev, o professor assistente de química da UB que liderou a pesquisa.

p "Assim como um empreiteiro deseja que os quadrados ou tijolos tenham o mesmo tamanho para que se encaixem bem, os cientistas estão ansiosos para produzir partículas de tamanho nanométrico com as mesmas dimensões, que pode ajudar muito na criação de materiais uniformes e bem comportados, "Rzayev disse.

p Para criar as armadilhas, Rzayev e sua equipe construíram primeiro um tipo especial de molécula chamada molécula de escova de garrafa. Assemelham-se a uma escova de cabelo redonda, com "cerdas" moleculares projetando-se ao redor de uma espinha dorsal molecular.

p Depois de costurar as cerdas, os pesquisadores escavaram o centro de cada molécula de escova de garrafa, deixando para trás uma estrutura em forma de tubo de papel higiênico.

p O processo de escultura empregava uma química simples, mas inteligente:ao construir suas moléculas de escova de garrafas, os cientistas construíram o coração de cada molécula usando estruturas moleculares que se desintegram ao entrar em contato com a água. Em torno deste núcleo, os cientistas então anexaram uma camada de grupos de ácido carboxílico carregados negativamente.

p Para esculpir a molécula, os cientistas então o imergiram em água, na verdade, esvaziar o núcleo. A estrutura resultante era a armadilha - um nanotubo cujas paredes internas estavam carregadas negativamente devido à presença dos grupos de ácido carboxílico recém-expostos.

p Para testar a eficácia dos tubos como armadilhas, Rzayev e seus colegas projetaram uma série de experimentos envolvendo um coquetel químico de duas camadas.

p A camada inferior do coquetel consistia em uma solução de clorofórmio contendo os nanotubos, enquanto a camada superior consistia em uma solução à base de água contendo corantes carregados positivamente. (Como em um amanhecer de tequila, o mais fino, solução à base de água flutua no topo da solução de clorofórmio mais densa, com pouca mistura.)

p Quando os cientistas agitaram o coquetel por cinco minutos, os nanotubos colidiram e prenderam os corantes, trazer os corantes para a solução de clorofórmio. (As tinturas, por conta deles, não se dissolva em clorofórmio.)

p Em experimentos semelhantes, Rzayev e sua equipe foram capazes de usar os nanotubos para extrair moléculas carregadas positivamente chamadas dendrímeros de uma solução aquosa. Os nanotubos foram criados para que dendrímeros com um diâmetro de 2,8 nanômetros fossem presos, enquanto dendrímeros com 4,3 nanômetros de diâmetro foram deixados em solução.

p Para remover os dendrímeros capturados dos nanotubos, os pesquisadores simplesmente baixaram o pH da solução de clorofórmio, que desliga a carga negativa dentro das armadilhas e permite que as partículas capturadas sejam liberadas de suas gaiolas.

p A pesquisa em nanotubos é parte de um conjunto maior de estudos que Rzayev está conduzindo em moléculas de escova de garrafa usando um prêmio de CARREIRA da National Science Foundation. Seu outro trabalho inclui a fabricação de nanomembranas à base de escova de garrafa que podem ser adaptadas para filtração de água, e a montagem de camadas, polímeros em escova de garrafa que refletem a luz visível como as asas de uma borboleta.