p Pesquisadores de Bochum e Berkeley investigaram por que as gaiolas podem aumentar a atividade catalítica de moléculas fechadas. Usando espectroscopia terahertz e simulações de computador complexas, eles mostraram que a água encapsulada em uma gaiola minúscula tem propriedades especiais - que são estrutural e dinamicamente distintas de qualquer fase conhecida da água. A água forma uma gota dentro da gaiola que facilita o encapsulamento de uma molécula hospedeira, ou seja, para acessar o centro catalítico. A equipe de pesquisa descreve as propriedades termodinâmicas desta forma especial de água, que nunca foram observados antes, no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) publicado online em 14 de dezembro de 2020. p A equipe liderada pela Professora Martina Havenith, Chefe da cadeira de Físico-Química II na Ruhr-Universität Bochum e palestrante do Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation, Resolv para breve, cooperou durante o trabalho com a Professora Teresa Head-Gordon, Professor Ken Raymond e Professor Dean Toste da Universidade da Califórnia em Berkeley.

p A água na gaiola não é sólida nem um líquido normal

p Alguns construtos moleculares têm uma cavidade interna cheia de água, que pode ser cataliticamente ativo, ou seja, pode facilitar a reação de certas moléculas. Os cientistas replicaram essas condições em seus experimentos usando nanocápsulas. Eles investigaram as moléculas de água encapsuladas e suas propriedades.

p Uma teoria recente sugere que, sob essas circunstâncias, a água formaria aglomerados semelhantes a gelo. A equipe refutou essa teoria no trabalho atual. O espectro terahertz - uma espécie de impressão digital química - da água confinada parecia diferente dos espectros de quaisquer fases da água anteriormente conhecidas. Não se parecia nem com o espectro do gelo nem com o espectro da água em alta pressão.

p Em vez de, uma gota formada por nove moléculas de água conectadas internamente por ligações de hidrogênio, enquanto a rede de ligações de hidrogênio foi interrompida na superfície da gota. "Os movimentos das moléculas de água dentro da gaiola são mais restritos, "explica Martina Havenith." Ele não pode estar feliz com este estado. "Como resultado, esvaziar a cavidade é aliviado em relação ao volume normal de água, tornando mais fácil para um convidado entrar na cavidade.

p A equipe de Ken Raymond e Dean Toste sintetizou o nanocage para o presente estudo. O grupo liderado por Martina Havenith então analisou a rede de ligações de hidrogênio da água confinada usando espectroscopia terahertz. Teresa Head-Gordon simulou o experimento usando simulações de computador chamadas simulações de dinâmica molecular ab initio.