p Pesquisadores do Instituto Niels Bohr e do Departamento de Química da Universidade de Copenhagen, desenvolveram recentemente um polímero poroso visando a captura de pequenas moléculas. A amônia é um gás tóxico amplamente utilizado como reagente em processos industriais ou resultante de atividades agrícolas, causando irritação na garganta, danos aos olhos e até a morte de humanos. Ser capaz de capturá-lo com esse novo método pode trazer enormes benefícios à saúde. O resultado agora está publicado em Materiais e interfaces aplicados da ACS. p Professor associado do Instituto Niels Bohr, Heloisa Bordallo, explica:"Se quisermos usar este material em uma aplicação real para resolver um problema social importante como a poluição por amônia, é importante explicar como a amônia é capturada pela rede porosa do polímero. Isso implica que precisávamos encontrar uma técnica que nos permitisse descobrir exatamente como ocorre a interação entre o polímero e a amônia. Ter sucesso em responder a esta pergunta, nos permitirá entender melhor como este ou outros polímeros podem ser eficientes em domínios multidisciplinares, incluindo nanomedicina e revestimentos protetores. Se for ampliado - o que não é um processo simples - pode ter um impacto positivo significativo no ambiente de trabalho de muitas pessoas em todo o mundo. "

p O polímero mostrou características surpreendentemente boas já no início

p Professor assistente Jiwoong Lee do Departamento de Química e Rodrigo Lima, um ex-pós-doutorado no Instituto Niels Bohr, sintetizou 2 gramas do polímero, o que não parece muito, mas é realmente substancial, considerando as quantidades com as quais os químicos normalmente trabalham é de apenas alguns miligramas. Após esta primeira etapa, a equipe usou várias técnicas diferentes para caracterizar o material. O professor assistente Jiwoong Lee explica, "O processo de síntese muitas vezes envolve a lavagem do material com solventes e foi uma boa surpresa perceber que o polímero poroso na verdade mantinha uma parte desses solventes dentro. Isso era indicativo da capacidade do material de talvez capturar outros poluentes, como a amônia. "

p Os pesquisadores realizaram experimentos no ISIS Neutron and Muon Source parte do STFC Rutherford Appleton Laboratory no Reino Unido, onde a dinâmica das ligações de hidrogênio foi investigada pela coleta de dados de espalhamento de nêutrons em baixa pressão para obter amônia no polímero. O espalhamento de nêutrons é uma técnica capaz de descrever onde os átomos estão localizados e ao mesmo tempo descrever como os átomos se movem dentro de um material. Após, Rodrigo Lima, ex-pós-doutorado no Instituto Niels Bohr, montou um experimento no laboratório de análise térmica do Instituto Niels Bohr e demonstrou que a amônia não foi apenas capturada, mas preso aos materiais porosos. "Foi uma verdadeira surpresa! O polímero liga a amônia com muita força, " ele diz.

p A caracterização do polímero amorfo acabou por ser um desafio em si

p "Para poder explicar essa conexão aparentemente forte entre o polímero e a amônia, precisávamos conhecer a estrutura do polímero. Mas, uma vez que este polímero em particular é amorfo, é difícil caracterizar completamente sua estrutura. De certa forma, você poderia dizer que tínhamos marcado a caixa de captura de amônia, mas ainda precisávamos explicar como isso acontece - e para isso precisávamos de uma visão melhor da estrutura, que era inatingível. É um grande dilema ter sucesso total em uma parte do projeto, e não saber explicar exatamente o porquê ”, explica Heloisa Bordallo.

p Os pesquisadores fizeram diferentes combinações dos blocos de construção de polímero e foram capazes de calcular um espectro, usando um método de modelagem computacional chamado DFT, de uma combinação que chegou mais perto de ser semelhante às medições na amostra real. Esse, finalmente, tornou-os capazes de 'marcar a caixa' de interpretação de como o polímero se liga.

p "Existem inúmeras aplicações para um polímero que captura amônia, "Jiwoong Lee explica." Seria útil em laboratórios, como revestimento para máscaras para segurança pessoal, como a amônia é tóxica e também muito corrosiva. Pode ser usado como filtro, reduzindo a disseminação da amônia liberada pelos escapamentos de muitos tipos de indústria. Pensando à frente, é possível que a técnica do polímero possa ser aplicada a outros tipos de poluentes também. "

p Aprendizado de máquina e inteligência artificial

p Heloisa Bordallo deseja aplicar o aprendizado de máquina a sistemas amorfos. Para este experimento, ela e seus colegas fizeram o experimento "à mão, ' por assim dizer, mas talvez seja a maneira mais viável de realizar esse processo de usar o aprendizado de máquina e a inteligência artificial. A aplicação de algoritmos de aprendizado profundo pode ajudar na classificação precisa de materiais amorfos e na caracterização de suas características estruturais. "Então, combinando o aprendizado de máquina com cálculos teóricos, seremos capazes de analisar os dados de espalhamento de nêutrons de uma forma muito mais elegante, " ela diz.