p Materiais impossíveis de obter com os métodos existentes podem ser produzidos usando um sólido, solvente de sílica nanoestruturado. Cientistas do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências de Cracóvia apresentaram uma abordagem inovadora para a produção de substâncias com propriedades físicas e químicas únicas. p Uma equipe de físicos da Cracóvia (Polônia) conseguiu desenvolver um método flexível para a produção de sólidos, solventes de sílica bidimensionais para produzir materiais com ótica exclusiva, propriedades magnéticas e estruturais. O termo 'solvente sólido' aqui significa uma substância que, quando imerso em uma solução das moléculas apropriadas, liga-os à sua superfície em proporções estritamente definidas e de uma maneira definida. Esta conquista é o trabalho de uma equipe chefiada pelo Dr. Lukasz Laskowski do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN) em Cracóvia. Os resultados dos muitos anos de trabalho da equipa acabam de ser apresentados no International Journal of Molecular Sciences .

p Novos materiais são frequentemente produzidos pelo depósito de átomos específicos ou moléculas químicas em um substrato adequado, como sílica ou carbono. O problema aqui, Contudo, está controlando como as moléculas são depositadas. A dificuldade é fácil de entender usando um exemplo simples. Pegue uma bola de borracha, cubra-o com cola e jogue-o em algumas penas. Quando você tira a bola, você descobre que há mais penas em alguns lugares do que em outros em sua superfície. A razão para esta situação é o fato de que não há controle sobre como as penas individuais grudam na bola.

p "Em engenharia molecular, a situação é ainda mais complicada, "diz o Dr. Laskowski e apresenta a questão:" Suponha que depois de anos de pesquisa você tenha conseguido encontrar uma maneira de controlar a distância entre as penas presas à bola de borracha. O que aconteceria se de repente precisássemos grudar não em penas, mas, Digamos, contas de vidro? Você provavelmente teria que trocar a cola. Mudar a cola e o elemento colado significaria que novos métodos teriam que ser planejados para controlar a distância entre os elementos sendo colados. Novamente, isso exigiria vários anos de pesquisa, que não necessariamente teria sucesso. "

p Os físicos da Cracóvia, financiado pelo Centro Nacional de Ciência da Polônia, decidiu resolver o problema descrito acima da seguinte maneira. Em vez de lutar com buscas sucessivas por novos métodos de depositar uniformemente todos os tipos de íons ou partículas diferentes em portadores, eles desenvolveram um método de revestimento de um substrato de sílica com unidades de ancoragem. Aqui, cada âncora molecular é ligada em um lado ao substrato, enquanto o outro lado pode capturar um íon ou uma molécula de um tipo específico do ambiente. O que é particularmente importante é que este método permite manter o controle estatístico sobre a densidade de distribuição das âncoras na superfície do transportador. O problema de projetar novos materiais foi, portanto, radicalmente simplificado. Atualmente, seu ponto mais significativo é o desenvolvimento relativamente simples e rápido de uma âncora com uma extremidade atraindo os íons ou moléculas atualmente necessários.

p "Em nosso método, o papel principal do solvente sólido é desempenhado pelas nanoestruturas de sílica. Nós os produzimos em condições tais que, quando se formam, eles são imediatamente cobertos por uma grade regular de unidades de ancoragem com uma densidade estritamente ajustada às nossas necessidades atuais, "explica a Dra. Magdalena Laskowska (IFJ PAN).

p A capacidade de controlar estatisticamente a distância entre as âncoras, que existe na fase de produção do solvente de sílica, permite que os cientistas selecionem com precisão a quantidade de substância ligada à superfície das partículas de sílica. Ao mesmo tempo, torna-se possível manter o controle sobre as interações das moléculas capturadas pelas âncoras e até mesmo sobre sua orientação.

p “Nos processos tradicionais de produção de novos materiais, moléculas de certos compostos químicos podem se depositar em uma superfície de tal maneira que sua estrutura molecular muda. As moléculas freqüentemente perdem suas propriedades e se tornam virtualmente inúteis. Isso acontece quando as moléculas se ligam ao substrato por meio de fragmentos que determinam suas propriedades físicas ou químicas. Contudo, podemos pegar essas moléculas indisciplinadas e compactar o número de âncoras em um solvente sólido de tal forma que as moléculas, após a ligação, ainda têm áreas ativas e mantêm sua funcionalidade original, "explica o estudante de doutorado Oleksandr Pastukh (IFJ PAN).

p Quando um solvente de sílica adequadamente preparado é imerso em uma solução com os íons / partículas alvo, as âncoras em sua superfície os capturam e prendem, o que leva espontaneamente à formação da estrutura molecular assumida. O material recém-formado agora simplesmente precisa ser filtrado, lavado com um solvente para remover qualquer sujeira, e seco.

p Dominar a tecnologia de produção de solventes sólidos com distribuição de âncora precisamente controlada permitiu aos pesquisadores do IFJ PAN reverter o processo tradicional de projetar e sintetizar materiais. Em vez de examinar materiais já fabricados para encontrar aplicações para eles, os pesquisadores da Cracóvia aprendem primeiro sobre as necessidades atuais, por exemplo, em optoeletrônica ou fotônica, então, com isso em mente, projetar as propriedades do material, determinar sua estrutura molecular, e finalmente sintetizar uma substância com exatamente as propriedades necessárias. Durante a síntese, um papel fundamental é frequentemente desempenhado por um solvente sólido, com o qual é possível controlar as proporções entre as moléculas que participam da reação com uma precisão extraordinária.

p "Uma vez que o material foi produzido, nós o testamos para comparar suas propriedades físicas e químicas reais com as exigidas. Se houver discrepâncias, repetimos a síntese com parâmetros ligeiramente alterados. Se isso não ajudar, fazemos ajustes no estágio de projeto molecular, "O estudante de doutorado Andrii Fedrochuk (IFJ PAN) explica com mais detalhes.

p O método usando solvente de sílica nanoestruturada é particularmente interessante devido à possibilidade de produzir materiais com características óticas não lineares únicas, por exemplo, com um segundo ou terceiro componente harmônico de luz precisamente sintonizado (o que significa que a onda de luz deixando o material dobrou ou triplicou a frequência em relação à onda incidente no material). Aplicações interessantes também estão surgindo no campo da medicina. Está se tornando possível o desenvolvimento de novos materiais que permitiriam às moléculas reter suas fortes propriedades biocidas quando adicionadas a obturações dentárias ou tintas.