p Como a água sai de uma esponja? p Em um novo estudo, os cientistas respondem a esta pergunta em detalhes para um poroso, material cristalino feito de metal e blocos de construção orgânicos - especificamente, sulfato de cobalto (II) heptahidratado, Ácido 5-aminoisoftálico e 4, 4'-bipiridina.

p Usando técnicas avançadas, os pesquisadores estudaram como essa esponja cristalina mudou de forma ao passar de um estado hidratado para um estado desidratado. As observações foram elaboradas, permitindo que a equipe "veja" quando e como três moléculas individuais de água deixaram o material quando secou.

p Esponjas cristalinas deste tipo pertencem a uma classe de materiais chamados estruturas metal-orgânicas (MOFs), que têm potencial para aplicações como retenção de poluentes ou armazenamento de combustível em baixas pressões.

p "Este foi realmente bom, exemplo detalhado do uso de difração de raios-X dinâmica in situ para estudar a transformação de um cristal MOF, "diz Jason Benedict, Ph.D., professor associado de química da University at Buffalo College of Arts and Sciences. "Iniciamos uma reação - uma desidratação. Em seguida, monitoramos com raios-X, resolução de estruturas de cristal, e podemos realmente observar como esse material se transforma da fase totalmente hidratada para a fase totalmente desidratada.

p "Nesse caso, o cristal hidratado contém três moléculas de água independentes, e a questão era basicamente, como você vai de três a zero? Essas moléculas de água deixam uma de cada vez? Todos eles saem de uma vez?

p "E descobrimos que o que acontece é que uma molécula de água sai muito rapidamente, que faz com que a estrutura de cristal comprima e torça, e as outras duas moléculas acabam saindo juntas. Eles vazam ao mesmo tempo, e isso faz com que a rede se torça, mas permaneça comprimida. Todo esse movimento que estou descrevendo - você não teria qualquer ideia desse tipo de movimento na ausência desse tipo de experimento que estamos realizando. "

p A pesquisa foi publicada online no dia 23 de junho na revista. Dinâmica Estrutural . Bento XVI liderou o estudo com os primeiros autores Ian M. Walton e Jordan M. Cox, UB Química Ph.D. graduados. Outros cientistas da UB e da Universidade de Chicago também contribuíram para o projeto.

p Compreender como as estruturas dos MOFs se transformam - passo a passo - durante processos como a desidratação é interessante do ponto de vista da ciência básica, Benedict diz. Mas esse conhecimento também pode ajudar nos esforços para projetar novas esponjas cristalinas. Como Bento XVI explica, quanto mais os pesquisadores podem aprender sobre as propriedades de tais materiais, mais fácil será fazer novos MOFs voltados para tarefas específicas.

p A técnica que a equipe desenvolveu e empregou para estudar a transformação do cristal fornece aos cientistas uma ferramenta poderosa para o avanço da pesquisa desse tipo.

p "Os cientistas costumam estudar cristais dinâmicos em um ambiente estático, "diz o co-autor Travis Mitchell, um Ph.D. em química estudante no laboratório de Benedict. "Isso limita muito o escopo de suas observações antes e depois de um determinado processo ocorrer. Nossas descobertas mostram que observar cristais dinâmicos em um ambiente que também é dinâmico permite que os cientistas façam observações enquanto um determinado processo está ocorrendo. Nosso grupo desenvolveu um dispositivo que nos permite controlar o ambiente em relação ao cristal:Somos capazes de fluir continuamente o fluido ao redor do cristal enquanto estamos coletando dados, que nos fornece informações sobre como e por que esses cristais dinâmicos se transformam. "

p O estudo foi apoiado pela National Science Foundation (NSF) e pelo Departamento de Energia dos EUA, inclusive por meio da instalação ChemMatCARS da NSF, onde muito do trabalho experimental ocorreu.

p "Esses tipos de experimentos costumam levar dias para serem realizados em um difratômetro de laboratório, "Mitchell diz." Felizmente, nosso grupo foi capaz de realizar esses experimentos usando radiação síncrotron no ChemMatCARS da NSF. Com radiação síncrotron, fomos capazes de fazer medições em questão de horas. "