p Desenvolvimentos recentes na microscopia de força atômica permitiram aos pesquisadores aplicar forças mecânicas a moléculas individuais para induzir reações químicas. p Uma equipe de pesquisa da Espanha e da Alemanha desenvolveu agora um algoritmo inédito que determina a força mínima necessária para atingir o ponto de quebra de ligação ideal (BBP) em nível molecular para induzir mecanicamente uma reação química. Eles relatam suas descobertas esta semana em The Journal of Chemical Physics .

p O algoritmo pode ser aplicado a qualquer molécula, incluindo moléculas biológicas como proteínas, bem como moléculas inorgânicas. Sua pesquisa tem implicações para inúmeras aplicações, incluindo máquinas moleculares, polímeros mecanicamente resilientes e de autocura, materiais responsivos ao estresse e design de catalisador. O algoritmo também pode ser usado para explorar como campos elétricos externos podem catalisar e controlar reações químicas.

p Ao estudar processos mecânico-químicos, os pesquisadores procuram a resposta mecânica da estrutura de energia mínima da molécula do reagente. Conforme a força externa aumenta, a energia mínima e as estruturas de estado de transição na superfície de energia potencial modificada pela força tornam-se idênticas e a estrutura onde isso ocorre é o desejado BBP.

p “Nosso trabalho destaca que existe outro conjunto de pontos importantes na superfície de energia potencial de um determinado sistema, ou seja, o BBP, que precisa ser levado em consideração para aplicações mecanoquímicas, "disse Wolfgang Quapp, um co-autor do artigo que acrescentou que o BBP é um novo conceito em mecanoquímica.

p Os BBPs ideais de uma superfície de energia potencial são cruciais, de acordo com Quapp, porque fornecem informações sobre a forma como as forças de tração devem ser aplicadas para desencadear transformações químicas com a maior eficiência possível, usando a menor quantidade de força.

p O vínculo, flexão e torção de uma molécula têm rigidez variável. Portanto, determinar a estrutura de suporte de força de uma molécula, prever, por exemplo, o ponto de ruptura da ligação em uma molécula superestendida, significa que diferentes direções da força externa devem ser testadas.

p "Nosso algoritmo permite que os pesquisadores identifiquem qual parte de uma molécula é mais suscetível ao estresse mecânico, e, portanto, o algoritmo é uma etapa significativa no projeto de maneiras mais eficientes de aproveitar a energia mecânica para ativar reações químicas, "Quapp disse." A importância do BBP ideal reside em que ele dá a direção e magnitude ideais da força de tração. Isso requer um algoritmo para encontrar facilmente esses tipos de pontos. "

p O algoritmo é baseado em trajetórias de Newton, que vêm do método matemático de cálculo de zeros de uma função. No caso de BBPs, as trajetórias de Newton estão localizadas perto do caminho da reação química em consideração.