Às vezes, fazer um tipo de caixa totalmente novo requer um pensamento fora da caixa, que é exatamente o que os químicos espartanos usaram para criar um cubo magnético de oito átomos.
Essa pequena caixa está no centro de uma nova molécula magnética que pode alimentar tecnologias futuras para armazenamento de dados, computação quântica e muito mais.

"No início, nossa abordagem parecia uma ideia realmente maluca", disse Selvan Demir, professor assistente de química na Faculdade de Ciências Naturais. "Mas, acontece que funciona."

Demir e sua equipe publicaram seu trabalho na revista Chem , que trouxe a pesquisa na capa de sua edição de 10 de março.

Parte do que tornou a ideia dos pesquisadores tão louca foi sua escolha de trabalhar com ingredientes iniciais que são notoriamente exigentes na comunidade química.

Um ingrediente é um grupo de elementos referidos como lantanídeos, que ocupam uma linha especial na parte inferior da tabela periódica de elementos. O outro é o elemento metálico bismuto, que normalmente não recebe muita atenção (embora alguns possam reconhecê-lo por seu papel em antiácidos rosa brilhante, como Pepto Bismol).

"Se você tivesse me perguntado quando comecei na MSU, "Você vai fazer química de bismuto?" Eu provavelmente teria dito:"Não. Por que eu faria isso?'" Demir disse. "A química do bismuto é geralmente vista como maçante. Mas acontece que o bismuto combina com outros elementos de maneiras surpreendentemente ricas."

Ao encontrar uma maneira de combinar o bismuto com um elemento de lantanídeo – principalmente térbio ou disprósio – eles criaram uma molécula com características magnéticas permanentes. É o mesmo magnetismo encontrado em ímãs de barra e discos rígidos, mas em uma escala muito menor.

A pequena escala dos ímãs moleculares oferece oportunidades tecnológicas, como melhorar a capacidade de armazenamento dos discos rígidos magnéticos. Existem também aplicações emergentes em que os ímãs convencionais podem simplesmente ser grandes demais para contribuir, como em processadores para computadores quânticos.

O primeiro ímã de uma única molécula foi descoberto há cerca de 30 anos e, desde então, pesquisadores buscam novas variedades com diferentes atributos físicos e químicos. Eles também estão trabalhando para desenvolver abordagens químicas mais criativas para fazer os ímãs. Aqui, o trabalho do grupo Demir se destaca.

Ze-Yu Ruan e Ming-Liang Tong, químicos da Universidade Sun Yat-Sen na China que não estiveram envolvidos na pesquisa, descreveram o projeto como "sem precedentes" e "impressionante" em um artigo de pré-visualização para a revista Chem .

"Esta foi provavelmente a coisa mais difícil que fiz com minha equipe", disse Demir.

"O resultado foi inicialmente inesperado, mas depois de descobri-lo, otimizamos a síntese para direcionar o composto para análise. Provavelmente tivemos que executar 100 reações para encontrar as melhores condições para fazê-lo."

A molécula em si, no entanto, parece simples, desmentindo a complexidade do processo necessário para produzi-la. As partes superior e inferior da molécula são cobertas com anéis de átomos de carbono e hidrogênio. Cada anel está ligado a um lantanídeo que forma um cubo com os átomos de bismuto.

"Os metais lantanídeos estão sentados em um trono que se parece com a estrutura 'cadeira' do ciclohexano, um motivo estrutural especial familiar em química orgânica", disse Demir. "É muito estável."

Essa estabilidade é útil aqui porque a natureza geralmente não gosta de fazer cubos.

Apesar da complexidade do processo, da sensibilidade dos ingredientes envolvidos e dos desafios de sua caracterização estrutural e física, os cientistas espartanos conseguiram descobrir um novo tipo de ímã de molécula única.

"Somos os primeiros em todo o mundo a fazer isso. Acho legal", disse Demir. "Não é todo dia que você encontra um novo caminho para algo. Mas é o desafio de trabalhar nesse tipo de área desconhecida e de alto risco que nos faz voltar ao laboratório todos os dias." + Explorar mais

Usando ligações lantanídeos-lantanídeos para criar ímãs permanentes mais poderosos