Adicionando hidroquinona, um ingrediente clareador de pele, a uma conhecida 'estrutura metálica orgânica' muda seus íons de cobre de uma maneira que torna este material poroso excepcionalmente estável na água.

"Desenvolvemos um novo método para aumentar a estabilidade à água de estruturas metálicas orgânicas, com potencial para aplicações que podem efetivamente filtrar e purificar o ar da poeira ultrafina sem se decompor devido à umidade, "diz o cientista de materiais DGIST Nak Cheon Jeong. Os pesquisadores coreanos relataram suas descobertas no Jornal da American Chemical Society .

Estruturas de metal orgânico (MOFs) são feitas de íons de metal ligados por links orgânicos. Eles se reúnem de uma forma que leva à formação de estruturas semelhantes a gaiolas internas, dando ao material sua natureza porosa. MOFs têm uma área de superfície impressionante em comparação com outros materiais porosos. É isto, e a capacidade dos cientistas de ajustar suas estruturas, que levou ao seu uso em uma ampla gama de aplicações, incluindo a captação de gás, separação de moléculas, entrega de drogas, e catálise. A maioria dos MOFs se decompõe na presença de umidade e água, portanto, os cientistas estão procurando maneiras de torná-los mais duráveis.

Jeong e seus colegas descobriram que o tratamento de um conhecido MOF à base de cobre, chamado HKUST-1, com hidroquinona a 80 ° C tornou o material tão estável que não se degradou após semanas de submersão em água ou mesmo após dois anos de exposição ao ar úmido.

Os íons de cobre e suas ligações orgânicas em HKUST-1 se reúnem para formar gaiolas grandes e pequenas com nós de íons metálicos em forma de roda de pás. Normalmente, moléculas de água se ligam a elementos dentro deste MOF, deslocando as ligações entre os íons de cobre e as ligações orgânicas, e fazendo com que o material se degrade ou se transforme em um sólido não poroso. Tratamento com hidroquinona, por outro lado, leva a um HKUST-1 muito estável na água.

Jeong e sua equipe descobriram que um único elétron da hidroquinona é transferido para os íons cúpricos (Cu ₂ ⁺ ) em HKUST-1, mudando-os para íons cuprosos (Cu +). Essa mudança é autolimitada:não mais do que 30% dos íons cúpricos mudam dessa forma. Metade do Cu ⁺ os íons permanecem em suas posições nas gaiolas da roda de pás do HKUST-1. Mas a outra metade forma complexos que se dissociam da estrutura e ficam presos dentro das gaiolas menores do material, como um navio na garrafa.

Mais estudos são necessários para entender exatamente como essas mudanças levam a uma melhoria tão substancial na estabilidade do HKUST-1 na água.

Jeong e sua equipe acreditam que o mesmo conceito pode ser aplicado a outros MOFs de roda de pás à base de cobre. Eles planejam conduzir pesquisas de acompanhamento sobre possíveis aplicações práticas para sua abordagem.