Como Transformers, os seres robóticos vivos que têm a capacidade de mudar seus corpos à vontade, os cientistas desenvolveram novos materiais nano porosos 3-D que passam por mudanças conformacionais e se transformam em estruturas não porosas 2-D como resultado de um estímulo externo. Eles podem então mudar para a estrutura nano porosa 3-D original quando o estímulo é revertido.
O estudo, desenvolvido por uma equipe do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC) e publicado hoje na revista Materiais avançados , pode ter aplicações potenciais como membranas para separação seletiva de gás ou adsorção de gás, como catalisadores para reações químicas, como encapsulamento e liberação de drogas para substâncias ativas ou adsorção de resíduos perigosos.
Os pesquisadores desenvolveram esses materiais usando moléculas icosaédricas à base de boro flexíveis e esféricas como ligantes. "A forma esférica dos ligantes é o fator chave que permite que as estruturas voltem à sua forma original, permitindo o rearranjo das diferentes partes, e sem desmoronar toda a estrutura ", diz Jose Giner, do Laboratório de Materiais Inorgânicos e Catálise do Instituto de Ciência dos Materiais de Barcelona (ICMAB-CSIC).
O material pertence a uma classe de material cristalino poroso formado pela montagem de íons de metal ou aglomerados com ligantes orgânicos em ponte que são chamados de estruturas metal-orgânicas (MOFs). Neste estudo, o uso de ligantes esféricos em vez de planares pode ajudar na estabilização das estruturas flexíveis. "A ideia de ligantes de formato esférico evitando o colapso da estrutura também pode ser entendida da seguinte forma:duas camadas irão rolar uma sobre a outra se separadas por esferas; ao passo que elas entrarão em colapso se pilares não esféricos forem usados, "explica Giner.
“A transformação observada é desencadeada não apenas por solventes orgânicos de convecção, mas também por CO2 supercrítico verde, abrindo caminho para processos sustentáveis ”, afirma Ana López-Periago, do grupo Fluidos Supercríticos e Materiais Funcionais do ICMAB.
Como uma prova de conceito para aplicações potenciais, o encapsulamento de moléculas de fulereno foi alcançado prendendo-os durante a transição 2-D para 3-D reversível, enquanto a estrutura está sendo formada. "O processo observado constitui uma nova maneira de encapsular moléculas grandes que não podem se difundir facilmente no material poroso, "acrescenta Giner.
O foco da atividade científica do grupo LMI está na química dos aglomerados de boro. Suas formas geométricas e o fato de conterem um íon semimetálico, boro, dar-lhes propriedades únicas amplamente desconhecidas. O grupo explora a síntese de novas estruturas e suas aplicações em diferentes campos, tais como agentes antitumorais, catálise, dessalinização de água, ou sensores.
