A tabela periódica de elementos foi proposta em 1869, e daí em diante tornou-se uma das pedras angulares das ciências naturais. Esta tabela foi projetada para conter todos os elementos encontrados na natureza em um layout especial que os agrupa em linhas e colunas de acordo com uma de suas características mais importantes, o número de elétrons. Os cientistas têm usado a tabela periódica por décadas para prever as características dos elementos então desconhecidos, que foram adicionados à tabela ao longo do tempo.

Poderia haver tal tabela periódica para moléculas? Embora alguns pesquisadores tenham pensado sobre essa possibilidade e proposto regras periódicas para prever a existência de certas moléculas, essas previsões eram válidas apenas para aglomerados de átomos com uma simetria quase esférica, por causa das limitações de sua própria teoria. Contudo, existem muitos aglomerados de átomos com outras formas e outros tipos de simetrias que deveriam ser contabilizados com um modelo melhor. Assim, uma equipe de pesquisa da Tokyo Tech, incluindo o Dr. Takamasa Tsukamoto, Dr. Naoki Haruta, Prof. Kimihisa Yamamoto e colegas, propôs uma nova abordagem para construir uma tabela periódica para moléculas com vários tipos de simetrias.

Sua abordagem é baseada em uma observação atenta do comportamento dos elétrons de valência dos átomos que formam aglomerados moleculares. Os elétrons de valência podem ser considerados elétrons "livres" em átomos com orbitais mais externos, e, portanto, eles podem interagir com os elétrons de outros átomos para formar compostos. Quando vários átomos formam um cluster com uma forma simétrica, seus elétrons de valência tendem a ocupar orbitais moleculares específicos chamados de "orbitais superatômicos, "em que eles se comportam quase exatamente como se fossem os elétrons de um átomo enorme.

Considerando este fato e analisando os efeitos das simetrias estruturais para os clusters (Fig. 1), os pesquisadores propuseram "modelos orbitais adaptados por simetria (SAO), "que estão de acordo com várias moléculas conhecidas, bem como cálculos de mecânica quântica de última geração. As novas tabelas periódicas, que seria criado para cada tipo de simetria, seria realmente quadridimensional, como mostrado na Fig. 2, porque as moléculas seriam organizadas de acordo com quatro parâmetros:grupos e períodos (com base em seus elétrons de "valência", semelhante à tabela periódica normal), espécies (com base nos elementos constituintes), e famílias (com base no número de átomos).

A abordagem SAO é muito promissora no campo do design de materiais. "As técnicas de síntese modernas nos permitem produzir muitos materiais inovadores com base no modelo SAO, como materiais magnéticos leves, "afirma o Prof. Yamamoto. O caminho à frente para os cientistas consiste em expandir ainda mais essas tabelas para aglomerados moleculares com outras formas e simetrias e prever moléculas estáveis ​​que ainda não foram desenvolvidas." Entre as infinitas combinações de elementos constitutivos, a tabela periódica proposta será uma contribuição significativa para a descoberta de novos materiais funcionais, "conclui o Prof. Yamamoto.