Pesquisadores da Universidade de Kyoto desenvolveram uma nova abordagem para controlar a fabricação de materiais macios, materiais porosos, superando um desafio primário na ciência dos materiais.

Poroso, materiais semelhantes a gel que têm uma estrutura estável, apesar de suas cavidades minúsculas, têm uma ampla variedade de aplicações potenciais. Isolamento de edifícios, dispositivos de armazenamento de energia, tecnologias aeroespaciais, e até mesmo limpezas ambientais podem se beneficiar da incorporação de materiais leves e flexíveis. Os conjuntos moleculares chamados poliedros orgânicos metálicos (MOPs) são os principais candidatos a esses materiais devido às suas formas e porosidade interessantes. Mas fabricar materiais a partir desses conjuntos com porosidade intrínseca e controlada continua sendo um desafio.

Shuhei Furukawa do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS), com colegas no Japão e na Espanha, encontraram uma maneira de controlar a síntese de um gel poroso por meio da automontagem de MOPs usando ligantes orgânicos.

Eles começaram com um MOP em formato cuboctaédrico formado por átomos de ródio ligados por fortes ligações de carboxilato, que lhe conferem um alto grau de estabilidade estrutural. Os MOPs foram colocados em um solvente líquido com moléculas orgânicas 'ligantes' para desencadear o processo de automontagem. A equipe descobriu que adicionar gradualmente ligantes à solução e alterar a temperatura da solução permitiu que eles controlassem a formação e o tamanho das partículas esféricas que se desenvolveram.

Os pesquisadores descobriram que mudanças sutis nas condições de reação influenciaram muito o resultado das reações. Quando a equipe adicionou uma grande quantidade de moléculas de ligação à solução de MOP de ródio a 80 ° C e, em seguida, resfriou rapidamente à temperatura ambiente, formou-se um gel. A equipe então tratou o gel com dióxido de carbono supercrítico. O gás substituiu o componente líquido do gel, levando à formação de um 'aerogel' ultraleve.

"Prevemos que, ao compreender a relação entre as geometrias em escala molecular e as formas macroscópicas resultantes, um verdadeiro avanço pode ser feito em direção ao desenvolvimento de matéria mole que seja permanentemente porosa e passível de processamento de materiais, "concluem os pesquisadores em seu estudo publicado na revista Nature Communications . Suas descobertas podem levar à fabricação de materiais macios, materiais flexíveis que têm porosidade permanente, eles dizem.