p Cientistas da Universidade de Nagoya desenvolveram uma nova maneira de fazer materiais responsivos a estímulos de uma maneira previsível. Eles usaram este método para projetar um novo material, uma mistura de nanorings de carbono e iodo, que conduz eletricidade e emite luz branca quando exposto à eletricidade. A nova abordagem da equipe pode ajudar a gerar uma gama de materiais confiáveis ​​e responsivos a estímulos, que pode ser usado em dispositivos de memória, músculos artificiais e sistemas de administração de drogas, entre outras aplicações. p Nagoya, Japão - materiais responsivos a estímulos alteram suas próprias propriedades em resposta a estímulos externos, como foto-irradiação, aquecer, pressão e eletricidade. Este recurso pode ser controlado para uma ampla gama de usos, como em discos ópticos, memórias e monitores de computador, bem como músculos artificiais e sistemas de administração de drogas.

p Os pesquisadores têm trabalhado para desenvolver novos materiais responsivos a estímulos de uma forma previsível. Contudo, tem sido extremamente difícil projetar e controlar os complexos arranjos moleculares dos materiais.

p Agora, um método simples e confiável para sintetizar materiais responsivos a estímulos foi desenvolvido por uma equipe liderada pelo Projeto de Nanocarbono Molecular JST-ERATO Itami da Universidade de Nagoya e pelo Instituto de Biomoléculas Transformativas (ITbM). Os resultados deste estudo foram publicados recentemente na revista. Angewandte Chemie International Edition .

p O método do 'hospedeiro poroso responsivo' pega uma molécula com uma estrutura porosa e se liga a ela como uma molécula 'hóspede' que provavelmente reagirá a estímulos externos. Nesse caso, a equipe descobriu que [10] cicloparafenileno ([10] CPP), uma molécula de hidrocarboneto composta por 10 anéis de benzeno para-conectados, tornou-se um hospedeiro ideal quando combinado com iodo (I). O iodo se situou dentro dos anéis de carbono porosos, e reagiu à estimulação elétrica. Não apenas conduzia eletricidade, ele também emitiu uma luz branca, o que é incomum. Tipicamente, muitos outros componentes são necessários para obter a cor branca. Isso mostra o potencial do novo material, [10] CPP-I, para sistemas de iluminação de próxima geração.

p "Espera-se que esta abordagem de 'hospedeiro poroso responsivo' seja aplicável a diferentes estímulos, como foto-irradiação, aplicação de calor e mudança de pH, e abrir o caminho para a concepção de uma estratégia genérica para o desenvolvimento de materiais responsivos a estímulos de uma forma controlável e previsível, "disse o Dr. Hirotoshi Sakamoto, um líder de grupo do projeto JST-ERATO.

p Sintetizar o material é surpreendentemente simples - os pesquisadores misturaram nanorings de carbono (CPP) e iodo, e deixe secar. A cristalografia de raios-X confirmou que as moléculas de iodo se alinham dentro do núcleo oco dos nanorings alinhados.

p A equipe tentou várias variações da mistura, mudando o número de nanorings de carbono, e descobriram que 10 anéis levaram ao movimento mais dinâmico do átomo de iodo e à resposta mais sensível às mudanças ambientais externas.

p Quando uma corrente contínua foi aplicada ao [10] CPP-I, a resistividade em massa da amostra tornou-se aproximadamente 380 vezes menor, indicando que conduziu eletricidade em vez de resistir à transmissão elétrica. A resistividade em massa em misturas com 9 ou 12 nanorings não diminuiu quase tanto. Estes resultados mostram que o tamanho dos poros no conjunto de nanoragem controla a resposta à estimulação elétrica.

p "Uma das partes mais difíceis desta pesquisa foi investigar como a condutividade elétrica de [10] CPP-I é ligada por estímulos elétricos, "disse o Dr. Noriaki Ozaki, Pesquisador de pós-doutorado do projeto JST-ERATO. "Embora tenhamos levado apenas cerca de três meses para sintetizar a molécula e descobrir suas propriedades responsivas a estímulos elétricos, demorou mais um ano para descobrir a origem de suas propriedades. "

p A equipe finalmente descobriu como a condutividade elétrica de [10] CPP-I é ligada por estímulos elétricos, usando espectroscopia de absorção de raios-X próxima à borda (XANES), Espectroscopia Raman, e espectroscopia de fluorescência. Essas análises mostraram que os átomos de iodo nas nanofitas de carbono formam cadeias de poliiodeto estendidas quando estimulados por eletricidade, que deu a condutividade elétrica do material.

p Os pesquisadores também descobriram que estímulos elétricos podem mudar a cor de fotoluminescência do [10] CPP-I de uma cor verde-azul para uma cor branca. A luminescência branca significa que o espectro de fluorescência de [10] CPP-I cobre toda a faixa de luz visível. O alargamento espectral é atribuído à distribuição irregular das estruturas eletrônicas dos CPPs, que é causada pela formação de cadeias de poliiodeto. A luminescência branca de [10] CPP-I é um raro exemplo de material de iluminação branca de uma única montagem molecular; a emissão de luz branca é geralmente obtida pela mistura de vários componentes de cores diferentes.

p "Ficamos realmente entusiasmados em desenvolver este método simples, mas poderoso, para obter a síntese de materiais de resposta a estímulos externos, "disse o professor Kenichiro Itami, diretor do projeto JST-ERATO e diretor do centro da ITbM.