Os pesquisadores demonstraram que a força mecânica pode iniciar reações químicas, tornando-os mais baratos, mais amplamente aplicável, e mais ecologicamente correto do que os métodos convencionais.

As reações químicas são mais convencionalmente induzidas pelo aquecimento das misturas de reação. Nos últimos dez anos, tem havido extensa pesquisa sobre "catalisadores fotoredox" que podem ser ativados pela luz visível e permitir reações químicas altamente específicas e eficientes. Contudo, essas reações geralmente requerem uma grande quantidade de solventes orgânicos prejudiciais, tornando-os aplicáveis ​​apenas a reagentes solúveis.

Materiais piezoelétricos, como titanato de bário, são conhecidos por gerar potenciais elétricos quando uma pressão mecânica é aplicada a eles, é por isso que são usados ​​em microfones e isqueiros. No estudo atual publicado em Ciência , a equipe de pesquisa liderada por Hajime Ito e Koji Kubota do Instituto de Desenho e Descoberta de Reações Químicas (WPI-ICReDD) da Universidade de Hokkaido provou que esse potencial elétrico também pode ser usado para ativar reações químicas. "Em nosso sistema, usamos a força mecânica fornecida por um moinho de bolas para ativar um material piezoelétrico para reações redox, enquanto elimina o uso de solvente orgânico, "diz Koji Kubota. Eles chamam isso de reação de mecanoredox em oposição a uma reação de fotoredox.

A equipe demonstrou que os potenciais elétricos derivados de material piezoelétrico (BaTiO3) ativam um composto chamado sais de aril diazônio, gerando radicais altamente reativos. Os radicais passam por reações de formação de ligações, como reações de arilação e boryilação - ambas importantes na química sintética - com alta eficiência. A equipe também mostrou que a reação de borylation pode ocorrer batendo a mistura em um saco plástico com um martelo.

"Este é o primeiro exemplo de reações de arilação e boryilação usando piezoeletricidade induzida mecanicamente, "diz Koji Kubota." Nosso sistema livre de solventes usando um moinho de bolas nos permitiu eliminar solventes orgânicos, tornando as reações mais fáceis de controlar, mais ecologicamente correto, e aplicável até mesmo a reagentes que não podem ser dissolvidos no solvente de reação. "Eles também podem reciclar o titanato de bário e obter melhores rendimentos do que as reações de fotoredox, aumentando ainda mais a atratividade dessa abordagem.

"Agora estamos explorando a sintonia do potencial elétrico gerado mecanicamente. Junto com as previsões computacionais, pretendemos estender a aplicabilidade desta técnica, "diz Hajime Ito." Nosso objetivo é complementar ou pelo menos substituir parcialmente as abordagens fotorredox existentes e fornecer uma alternativa ambientalmente correta e econômica para ser usada na síntese orgânica industrial. "