Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, juntamente com colegas da Universidade de Boston, descobriram uma maneira de melhorar significativamente a eficiência da fotopolimerização de radicais livres, aumentando a absorção de luz visível.

De acordo com estudo publicado na revista Nature Communications, a equipe criou um novo sistema – inspirado na fotossíntese – que utiliza luz visível para gerar espécies de radicais reativos que podem desencadear a polimerização. Este sistema alcança uma conversão quase perfeita de monômeros em polímeros com padrões de alta resolução e resistência mecânica aprimorada.

A fotopolimerização é uma técnica amplamente utilizada em diversas indústrias, incluindo impressão 3D, odontologia e microeletrônica, onde monômeros líquidos são convertidos em polímeros sólidos após exposição à luz. O processo de geração de espécies de radicais livres – intermediários reativos cruciais para iniciar a polimerização – normalmente depende de luz ultravioleta (UV), que pode ser prejudicial e requer equipamento especializado.

No entanto, o novo estudo apresenta uma abordagem alternativa utilizando luz visível, que é mais segura e compatível com uma gama mais ampla de materiais. A equipe capitalizou as características únicas dos complexos de metais de transição, especificamente complexos de ferro, que podem sofrer transições de transferência de carga ligante-metal induzida pela luz (LMCT). Essas transições geram espécies radicais reativas através da transferência de um elétron do ligante para o centro metálico, iniciando a polimerização.

Ao combinar um complexo de ferro com um absorvedor de luz visível cuidadosamente projetado, os pesquisadores alcançaram uma fotopolimerização de radicais livres induzida por luz visível altamente eficiente. O absorvedor funciona como fotossensibilizador, capturando a luz visível e transferindo energia para o complexo de ferro, que então gera espécies radicais.

Além disso, a equipe aplicou com sucesso seu sistema em diversas aplicações práticas, incluindo impressão 3D com resolução inferior a 100 micrômetros, cura de compósitos dentários e fabricação de atuadores e sensores suaves. As propriedades mecânicas melhoradas e a biocompatibilidade dos polímeros resultantes tornam-nos adequados para estas aplicações.

O autor correspondente do estudo, Craig J. Hawker, professor de Química e Materiais na UC Santa Barbara, destaca a importância de suas descobertas:

"A capacidade de usar luz visível para fotopolimerização eficiente de radicais livres abre novas oportunidades em muitas áreas, incluindo impressão 3D, revestimentos e aplicações biomédicas. Este trabalho representa um grande avanço no campo da fotopolimerização e tem o potencial de revolucionar a forma como processamos e fabricar materiais."

Ao integrar moléculas que absorvem luz visível em sistemas fotopolimerizáveis, os pesquisadores aumentam efetivamente a eficiência da fotopolimerização de radicais livres, abrindo caminho para aplicações mais versáteis, seguras e práticas em vários setores.