p Inspirando-se na fotossíntese, Os pesquisadores da KAUST desenvolveram um novo spin em estruturas orgânicas metálicas (MOFs) que podem ajudar as células solares a coletar mais energia do sol. p Um MOF é um tipo de cristal poroso feito de uma rede de nós baseados em metal conectados por moléculas ligantes baseadas em carbono. MOFs são materiais particularmente versáteis porque os pesquisadores podem facilmente projetar e ajustar suas propriedades alterando os ligadores ou nós. MOFs já estão sendo investigados como catalisadores e para uso em aplicações, como separação de gás, detecção e armazenamento.

p Um novo MOF desenvolvido na KAUST imita uma etapa crucial de transferência de energia na fotossíntese, o processo natural que as plantas usam para coletar luz e convertê-la em energia química.

p Os cristais de MOF amarelo claro contêm 12 grupos à base de zircônio coordenados e dois ligantes orgânicos diferentes:uma molécula de benzimidazol conhecida como BI, e um tiadiazol denominado TD. Os dois ligadores foram projetados não apenas para ter tamanho e forma semelhantes, mas o mais importante é possuir sobreposição espectral muito forte, uma característica chave para processos eficientes de transferência de energia.

p Os pesquisadores lançaram luz ultravioleta com comprimento de onda de 315 nanômetros no MOF. Eles descobriram que seu linker de BI absorveu a luz e, em seguida, emitiu rapidamente a energia em um comprimento de onda maior de 430 nanômetros, correspondendo à luz azul. O linker TD absorveu com eficiência essa luz azul, e reemitiu a energia como luz verde com comprimento de onda de 530 nanômetros.

p Os pesquisadores monitoraram o processo de transferência de energia usando uma técnica chamada contagem de fóton único correlacionada com o tempo, que pode rastrear a emissão de luz em escalas de tempo incrivelmente breves. Isso revelou que o processo de transferência de energia entre os dois ligantes levou cerca de 100 picossegundos, ou cem trilionésimos de segundo. "É um desafio projetar e sintetizar esse sistema de coleta de luz e observar esse fenômeno de transferência rápida de energia, "diz o membro da equipe Jiangtao Jia do Centro de Membranas Avançadas e Materiais Porosos da KAUST.

p "Mas, graças à forte infraestrutura de pesquisa da KAUST, temos uma das melhores instalações do mundo para determinar a vida útil da fotoluminescência na escala de tempo de picossegundos, "acrescenta o membro da equipe Luis Gutieŕrez-Arzaluz.

p Isso permitiu à equipe verificar se o processo de transferência de energia tinha uma eficiência de mais de 90 por cento, tornando-o um dos MOFs de transferência de energia mais eficientes até hoje. "No futuro, este controle deliberado no nível molecular pode abrir caminho para o projeto de sistemas de fotossíntese artificial altamente eficientes com base em materiais MOF, "diz Jia.