Observando como um polímero covalente se desenvolve usando um microscópio de tunelamento de varredura
Transição de desordem para ordem. Crédito:Natureza (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04409-6
Uma equipa de investigadores da KU Leuven, da Universidade de Aveiro, da OLYMAT, da Universidade do País Basco UPV/EHU e da Ikerbasque, Basque Foundation for Science utilizou um microscópio de tunelamento de varrimento (STM) para observar a formação de um polímero covalente 2D . Em seu artigo publicado na revista
Nature , o grupo descreve como eles capturaram imagens das etapas envolvidas no desenvolvimento de polímeros e, em seguida, usaram simulações para complementar a progressão.
O processo de cristalização e polimerização envolvido na criação de polímeros tem sido amplamente utilizado para produzir uma variedade de produtos úteis, e as etapas envolvidas em tais processos são bem conhecidas. Mas até agora, o processo não foi observado diretamente. Nesse novo esforço, os pesquisadores encontraram uma maneira de observar todo o processo de desenvolvimento como uma série de eventos.
A equipe usou um STM para estudar uma amostra de boroxina 2D, um polímero covalente dinâmico. Eles descobriram que sua escolha provou ser surpreendentemente boa - sua taxa de reação ocorre em intervalos de aproximadamente um minuto. E isso foi fortuito porque os STMs criam imagens uma vez a cada minuto. Assim, os pesquisadores conseguiram criar imagens para cada etapa do processo.
Olhando para as imagens, os pesquisadores viram primeiro a formação de núcleos de cristalização. Em seguida, eles puderam observar o aparecimento de oligômeros e dímeros e, em seguida, seu desaparecimento à medida que cresciam para um tamanho grande o suficiente para iniciar o processo de polimerização. Os pesquisadores observam que, em conjunto, as imagens mostram o quão dinâmico é o processo e como ocorre o alongamento. Os pesquisadores então usaram as imagens que fizeram para criar simulações que mostravam mais claramente o processo do início ao fim.
Uma melhor compreensão do processo, observam os pesquisadores, deve levar a métodos de redução de defeitos e talvez a maneiras de criar orientações personalizadas ou até mesmo o desenvolvimento de heteroestruturas com sanduíches de diferentes materiais. Seu trabalho também confirmou teorias que foram desenvolvidas para descrever as partes do processo que ainda não foram totalmente compreendidas.
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