Pesquisadores do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS) e da Universidade de Tóquio desenvolveram um material cristalino responsivo à luz que supera os desafios enfrentados em estudos anteriores.

Moléculas fotocrômicas mudam seus estados eletrônicos ou estruturas químicas, quando exposto à luz. Eles podem desempenhar papéis importantes no desenvolvimento de materiais 'fotorresponsivos' que podem ser usados ​​em sistemas de entrega para liberação controlada de drogas, ou para desenvolver andaimes dinâmicos para engenharia de tecidos, entre outras aplicações. Mas por enquanto, seu uso com materiais sólidos tem se mostrado desafiador porque os materiais são muito rígidos para permitir alterações repetíveis e reversíveis.

Susumu Kitagawa de iCeMS, Hiroshi Sato, da Universidade de Tóquio, e seus colegas, preparou um cristal poroso flexível composto por um derivado de ditienileteno fotorresposta, íons zinco (Zn2 +), e 1, 4-benenzenodicarboxilato.

O 'polímero de coordenação porosa' consistia em folhas bidimensionais conectadas por pilares de moléculas fotorresponsivas, que criou um tridimensional, estrutura emaranhada. Os pesquisadores comparam os componentes entrelaçados com fios de metal trançado e quebra-cabeças de cordas.

Devido à natureza flexível da estrutura emaranhada, os canais mudaram de forma quando expostos à luz. A distância entre as duas camadas diminuiu com a irradiação ultravioleta e depois expandiu quando iluminada por luz visível.

Os pesquisadores testaram a capacidade do material de absorver dióxido de carbono (CO2). Quando o material não foi irradiado, adsorveu até 136 mililitros (ml) de CO2. Quando exposto à luz ultravioleta, os poros encolheram, diminuindo a adsorção de CO2 para 108 ml. Quando então exposto à luz visível, A absorção de CO2 aumentou novamente para 129 ml. Em seguida, diminuiu para 96 ​​ml após a reexposição à luz ultravioleta.

A estrutura emaranhada do polímero permite essas mudanças reversíveis e repetíveis na absorção de CO2; dá espaço para as moléculas fotorresponsivas se transformarem, permitindo-lhes liberar sua tensão no material flexível.

Testes preliminares indicaram que o cristal poroso também pode adsorver outros gases, como nitrogênio, em várias temperaturas, mas uma investigação mais detalhada é necessária.

“Nossa estratégia permitirá o acesso a uma nova dimensão de compostos porosos como plataformas para várias conversões fotoquímicas e fotomodulação de propriedades porosas, "concluem os pesquisadores em seu estudo, publicado no jornal Nature Communications .

O Instituto de Ciências Integradas de Materiais Células (iCeMS) da Universidade de Kyoto, no Japão, visa promover a integração das ciências celulares e materiais, ambos campos tradicionalmente fortes na universidade, em um ambiente de pesquisa global exclusivamente inovador. iCeMS combina as biociências, química, ciência de materiais e física para criar materiais para controle de células mesoscópicas e materiais inspirados em células. Tais desenvolvimentos são promissores para avanços significativos na medicina, estudos farmacêuticos, o meio ambiente e a indústria.