Uma equipe de cientistas dos EUA encontrou uma nova maneira de criar interconexões moleculares que podem dar a uma determinada classe de materiais novas propriedades interessantes, incluindo a melhoria de sua capacidade de catalisar reações químicas ou colher energia da luz.

Em um novo estudo, pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), a Universidade da Califórnia-Los Angeles, a Universidade da Califórnia-Santa Bárbara, A Purdue University e a University of Oregon desenvolveram um método para criar redes interligadas de óxidos de metal que podem ter propriedades catalíticas ou eletrônicas interessantes.

Os óxidos de metal são de interesse dos cientistas por causa de suas propriedades eletrônicas e químicas únicas. Algum, como dióxido de titânio, são comumente usados ​​em aplicações fotovoltaicas e fotocatalíticas devido à sua capacidade de absorver luz.

A chave para formar essas redes de óxido de metal é o boro, que quando recozido com óxidos de metal leva à formação de aglomerados interconectados termicamente robustos e estáveis ​​que atuam como fios de cola que conectam uma teia de óxido de metal.

"Esta cola tem a capacidade de ser um componente chave de todo o sistema reativo, mudando as propriedades que os óxidos de metal tinham por conta própria, "disse Alexander Spokoyny, um químico na UCLA.

A formação da rede de boro-óxido metálico fornece um ponto de partida para estudos futuros de diferentes materiais que poderiam combinar suas próprias propriedades naturais com a vantagem adicional de uma estrutura "reticulada" semelhante.

"Nós queremos saber, por exemplo, se pudermos transferir nosso conhecimento dessa malha para um material como o dióxido de silício. As propriedades fotocatalíticas desses materiais são extraordinárias em comparação com o dióxido de titânio, "disse o químico de Argonne, Max Delferro.

No futuro, os pesquisadores buscam projetar uma maneira de criar materiais feitos sob medida, aperfeiçoando como os aglomerados interconectados de "cola" de boro são intercalados dentro do óxido de metal. "Se pudermos costurar essas moléculas exatamente onde queremos que fiquem, isso nos dará uma capacidade poderosa de fazer e entender materiais híbridos com uma ampla gama de usos, "Spokoyny disse.

Como esses materiais são tão novos, os pesquisadores acreditam que têm um grande potencial inexplorado. "Não estamos reivindicando a missão totalmente cumprida de forma alguma; ainda há partes da química que não entendemos e apreciamos totalmente, "Delferro disse.

A equipe de pesquisa incluiu a química Karena Chapman de Argonne, que trabalha na Fonte Avançada de Fótons (APS) do laboratório, um DOE Office of Science User Facility. Chapman e Spokoyny se conheceram quando foram nomeados para Notícias de Química e Engenharia lista dos "Doze Talentosos" em 2016, e estabeleceu a colaboração que levou à pesquisa.

De acordo com Chapman, um membro do Grupo de Ciências Estruturais na divisão APS X-ray Science, a caracterização estrutural do material envolveu o uso da análise da função de distribuição de pares de raios-X realizada na APS, que fornece informações estruturais locais sobre as posições relativas do átomo.

Chapman, Delferro e Spokoyny observaram que os esforços da equipe de pesquisa para produzir e analisar esse novo material estavam tão interconectados quanto o próprio material híbrido descoberto. "Existem ligações cruzadas em nível molecular e humano, "Delferro disse." Este trabalho prova que trabalhamos melhor e somos mais fortes quando estamos conectados. "

Um artigo baseado na pesquisa, "A Molecular Cross-Linking Approach for Hybrid Metal Oxides, "apareceu na edição de 5 de março da Materiais da Natureza .