p Os prótons - partículas subatômicas com carga elétrica positiva - são uma das primeiras partículas a se formarem depois que o universo começou e são constituintes de todos os átomos existentes hoje. O movimento dos prótons desempenha um papel fundamental nos processos de conversão de energia, como fotossíntese e respiração, em sistemas biológicos. Além disso, a condução de prótons é um fator importante para células a combustível de hidrogênio, que são frequentemente apontados como a fonte de energia limpa ideal para a próxima geração. p A alta condução de prótons observada em biomateriais como açúcar e derivados de proteínas é atribuída à presença de grupos funcionais doadores de prótons (substituintes em uma molécula que governa suas reações químicas características). Contudo, o mecanismo exato de transporte de prótons nestes materiais não é claramente compreendido (por exemplo, se os prótons preferem fluir ao longo da superfície do biomaterial, ou seja, transporte interfacial, ou através do volume). Além disso, não está claro como a concentração do grupo funcional pode afetar as vias de transporte de prótons.

p Contra este pano de fundo, em um novo estudo publicado recentemente na revista Eletroquímica , uma equipe de pesquisadores do Japão, liderado por Assoc.Prof. Yuki Nagao do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST) e Athchaya Suwansoontorn, um Ph.D. estudante na JAIST, bem como Assoc.Prof. Katsuhiro Yamamoto, do Instituto de Tecnologia de Nagoya, Prof. Shusaku Nagano da Rikkyo University e Prof. Jun Matsui da Yamagata University, começou a explorar como a condução de prótons foi afetada em polímeros à base de estireno com a mudança na concentração de ácido carboxílico, um ácido orgânico doador de prótons comumente encontrado em biomateriais. Suwansoontorn apresenta a motivação para sua pesquisa:"O estudo das vias de transporte de prótons é fundamentalmente importante para elucidar o funcionamento de muitos sistemas biológicos."

p A equipe de pesquisa sintetizou polímeros sistematicamente com diferentes concentrações de ácido carboxílico e os preparou como filmes finos com alta relação superfície-volume para permitir a investigação das propriedades de transporte interfacial. Seguindo isto, eles caracterizaram as estruturas poliméricas usando uma variedade de técnicas de caracterização padrão.

p A equipe de pesquisa observou a presença de dois tipos de grupos de ácido carboxílico (COOH) nos polímeros:grupos COOH livres, que eram mais abundantes em concentrações mais altas, e grupos de dímero cíclico COOH, que eram prevalentes em baixas concentrações. Para correlacionar isso com o transporte de prótons, os pesquisadores examinaram a condução de prótons no plano usando espectroscopia de impedância e calcularam a resistência interfacial para avaliar a possibilidade de transporte interfacial.

p Eles descobriram que uma alta concentração de COOH era mais propícia ao transporte interno de prótons, enquanto concentrações mais baixas favoreciam o transporte interfacial. Eles atribuíram isso à presença de grupos COOH livres em altas concentrações que geraram mais redes de ligações de hidrogênio, facilitando a condução de prótons. Além disso, eles verificaram essa ideia mostrando que um maior número de grupos COOH livres na interface levava a uma maior condução interfacial.

p "Nossa pesquisa pode contribuir para o desenvolvimento de materiais biocondutores para dispositivos biológicos envolvidos com a condução de prótons e células de combustível ecologicamente corretas, "diz Suwansoontorn, contemplando as ramificações práticas das descobertas. "De uma perspectiva mais ampla, pode facilitar a vida das pessoas apoiando tecnologias biológicas e desenvolvimento de aplicações de energia verde. "

p Para combater as mudanças climáticas, energia mais verde é a necessidade do momento. Nesse contexto, os resultados deste estudo prometem algumas consequências empolgantes para esperar, com certeza!