Pesquisadores da Universidade de Ghent investigaram como as chamadas estruturas metal-orgânicas respiram conforme fica mais quente ou mais frio. Usando simulações de computador avançadas, eles descobriram que a temperatura na qual esses materiais se expandem ou encolhem repentinamente é ajustável. Seus resultados permitem o projeto de termostatos que funcionam em nível molecular.

A pesquisa foi conduzida no Centro de Modelagem Molecular da Universidade de Ghent, supervisionado pelo Prof. V. Van Speybroeck e em colaboração com a Universidade de Viena. Aparece em Nature Communications esta semana.

Poros engenhosos

Estruturas metal-orgânicas são crivadas de poros minúsculos, não mais do que um bilionésimo de metro de diâmetro. Apesar deste tamanho limitado, os poros oferecem oportunidades para uma ampla gama de aplicações de ponta. Estruturas metal-orgânicas até agora atraíram a atenção para a detecção de armas químicas, o transporte de drogas no sangue ou a captura de gases de efeito estufa.

Projeto de materiais por meio de simulações de computador

Os pesquisadores do Center for Molecular Modeling se concentraram nas versões de respiração de estruturas metal-orgânicas. Os poros desses materiais abrem ou fecham à medida que aquecem ou esfriam. Este comportamento respiratório dá origem a um aumento ou diminuição repentina do volume. Os cientistas da UGent mostraram agora que a temperatura na qual esse fenômeno ocorre depende da composição das estruturas metal-orgânicas. Seus blocos de construção moleculares podem, portanto, ser selecionados em função da temperatura na qual a reação é necessária. Em particular, a mudança de temperatura resulta de um equilíbrio sutil entre a atração entre as paredes dos poros e a mobilidade dos átomos.

Termostato molecular

As descobertas do estudo abrem novas perspectivas para o projeto de termostatos limitados a um punhado de átomos. Esses materiais são necessários para ser capaz de lidar com a miniaturização progressiva de várias aplicações, variando da eletrônica à biologia. Além disso, a conversão de calor em mudança de volume oferece possibilidades de exploração de energia nas menores escalas de comprimento.