p Materiais como o arsenieto de gálio são extremamente importantes para a produção de dispositivos eletrônicos. Como o estoque é limitado, ou podem apresentar riscos à saúde e ao meio ambiente, especialistas procuram materiais alternativos. Os chamados polímeros conjugados são candidatos. Essas macromoléculas orgânicas têm propriedades semicondutoras, ou seja, eles podem conduzir eletricidade sob certas condições. Uma maneira possível de produzi-los na bidimensional desejada - ou seja, extremamente plana - a forma é apresentada pela química da superfície, um campo de pesquisa estabelecido em 2007. p Desde então, muitas reações foram desenvolvidas e materiais interessantes produzidos para possíveis aplicações. A maioria das reações é baseada na formação de ligações carbono-carbono. Uma equipe composta por vários grupos de trabalho dos departamentos de Química e Física da Universidade de Münster (Alemanha) agora usa a formação de ligações silício-silício para construir um polímero - uma estreia na química de superfícies.

p Anteriormente, um obstáculo foi a ligação dos átomos de silício. Construir polímeros desta forma usando a química sintética tradicional, ou seja, em uma solução, é complicado. O fato de serem agora os primeiros a ter sucesso na produção de um polímero de silício é algo que os pesquisadores de Münster devem às possibilidades oferecidas pela química de superfície. O truque era o seguinte:a ligação dos átomos ocorre em uma superfície de metal extremamente lisa, no qual as moléculas são depositadas por vapor. Isso produz camadas de material muito finas. Se o carbono usual é substituído por silício, polímeros longos podem ser obtidos, mesmo com condições de reação moderadas. De polímeros de silício, os pesquisadores esperam propriedades de materiais inovadoras e novas, candidatos promissores para aplicações potenciais. Os resultados do estudo foram publicados na revista Química da Natureza .

p Metodologia

p Uma equipe de químicos chefiada pelo Prof. Armido Studer produziu moléculas que consistem em grupos silila conectados por meio de um chamado ligante orgânico. Os físicos da equipe liderada pelo Prof. Harald Fuchs investigaram sua reatividade em superfícies metálicas (ouro ou cobre). Eles demonstraram que a reação das ligações de silício-hidrogênio dentro dos grupos silila ocorreu em temperatura ambiente, ao passo que um acoplamento semelhante de ligações carbono-carbono normalmente requer temperaturas acima de 300 graus Celsius. Na próxima etapa, os pesquisadores esclareceram a estrutura exata das ligações formadas:dois átomos de hidrogênio são removidos de cada átomo de silício para criar as estruturas de alta ordem. Análises mais detalhadas mostraram, além disso, uma ligação dos átomos de silício à superfície do metal.

p Como a estrutura do polímero final não pôde ser completamente clarificada usando a microscopia de tunelamento de varredura (STM) habitual, uma equipe chefiada pelo químico Prof. Johannes Neugebauer usou métodos químicos computacionais para este propósito e simulou as imagens STM de vários produtos potenciais. Para fornecer mais suporte na caracterização do produto, uma equipe liderada pelo físico Dr. Harry Mönig empregou um método voltado especificamente para essas questões, baseado na microscopia de força atômica. Este método tornou possível não apenas representar o produto inteiro, mas também para localizar os átomos de hidrogênio com resolução drasticamente aumentada. A equipe de Johannes Neugebauer também conseguiu desenvolver um modelo mecanicista e simular as etapas de reação necessárias para formar o produto encontrado.

p Contribuições de diferentes ângulos

p “As propriedades dos polímeros podem ser examinadas em estudos futuros no que diz respeito à sua condutividade elétrica, "diz o químico Dr. Henning Klaasen." Além disso, o desenho molecular poderia ser variado a fim de adaptar as propriedades para uma aplicação dos materiais como semicondutores orgânicos. "E Lacheng Liu, um Ph.D. estudante de Física, adiciona, "Além disso, este método poderia ser usado para desenvolver uma estratégia completamente nova para mudanças moleculares para funcionalização de superfícies e nanopartículas. "

p No futuro, a equipe planeja investigar em mais detalhes a química da superfície de novos grupos funcionais contendo silício e também pretende introduzir outros grupos funcionais. "Mostramos que não apenas o carbono pode ser usado para criar estruturas fascinantes. As várias contribuições feitas de diferentes ângulos - por químicos e físicos, por pessoas com uma abordagem teórica, por outros com uma abordagem prática - todos exigiam um alto grau de criatividade. Isso nos permitiu explorar um novo caminho nas reações de formação de ligações em química de superfície, "disse Melanie Wittler, um Ph.D. estudante de química.