Uma película de sabão com lados quimicamente distintos representa o mais recente avanço na pesquisa liderada pelo químico Sylvestre Bonnet. Esta película de sabão única, juntamente com um dispositivo inovador capaz de produzir continuamente novas películas de sabão, constitui uma peça crucial no puzzle para o desenvolvimento da fotossíntese artificial. O estudo foi publicado em Physical Review Letters .



As plantas possuem uma capacidade única:fornecer-lhes oxigênio e água suficientes e, com a ajuda da luz solar, convertem esses ingredientes em oxigênio e açúcar, sua fonte de energia. Os investigadores estão a explorar formas de imitar este processo, com o objetivo de produzir combustível sustentável em vez de açúcar, utilizando moléculas sensíveis à luz.

Isto poderia ser alcançado de várias maneiras. No entanto, no projeto SoFia, concluído no verão de 2023, Bonnet e seus colegas se concentraram em novelas.

“Aqui, imitamos a membrana e as moléculas sensíveis à luz que uma planta usa para a fotossíntese”, explica. “O sabão é um material barato e requer pouca energia para criar as películas de sabão”.

O objetivo final é produzir monóxido de carbono (CO). Bonnet afirma:"Um ingrediente crucial para o gás de síntese - uma mistura de monóxido de carbono e gás hidrogênio - essa mistura de gases pode então ser convertida novamente em combustível líquido, adequado para veículos."

A equipe desenvolveu uma máquina que adiciona moléculas sensíveis à luz ao sabonete e depois produz um fluxo contínuo de bolhas de sabão uniformes. Sob a influência da luz e nas condições certas, a fotossíntese pode eventualmente ocorrer nas películas de sabão dessas bolhas. Se for bem sucedido, os produtos finais da reação fotoquímica são automaticamente separados na parte inferior do dispositivo.

No entanto, havia um problema:a fotossíntese requer uma película de sabão quimicamente diferente em ambos os lados. “Esse é um aspecto fundamental da natureza”, explica Bonnet. "Quando você converte energia em outra forma de energia, é necessária assimetria. A membrana celular de uma planta também é assimétrica, assim como a nossa pele. Em uma escala maior, você pode pensar em um motor, onde a energia química é convertida em movimento. Um motor sempre opera em uma direção."

Como personalizar uma película de sabão sem quebrá-la?

Naturalmente, os lados de uma película de sabão são quimicamente idênticos. Os pesquisadores tiveram que encontrar uma maneira de alterar a química sem quebrar a frágil película do sabão ou, em outras palavras, sem causar o estouro das bolhas.

Bonnet explica:"Tivemos que aplicar moléculas diferentes em ambos os lados, mas isso foi bastante desafiador. Quando tentamos com uma pipeta, as bolhas estouraram. No final, usamos um spray especial feito pelo colega Cees van Rijn, da Universidade de Amsterdã. Com esse spray, pudemos aplicar delicadamente nossas moléculas sensíveis à luz na película de sabão. A espectrometria confirmou que os dois lados da película de sabão resultante são realmente diferentes."

Agora existe uma máquina que produz automaticamente filmes de sabão e uma técnica para preparar quimicamente esses filmes para a fotossíntese. “Também experimentamos a produção de hidrogênio por meio de luz azul brilhante em espuma fotocatalítica”, acrescenta Bonnet.

"Agora precisamos combinar essas três etapas. O objetivo final:uma máquina que crie filmes de sabão assimétricos. Que, quando você ilumina ela, forneça combustível de um lado e oxigênio do outro. Isso é bastante revolucionário e ambicioso. No entanto, já temos várias peças cruciais do quebra-cabeça e estamos no caminho certo”.

Mais informações: Nidhi Kaul et al, Realizing Symmetry-Breaking Architectures in Soap Films, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.028201
Informações do diário: Cartas de revisão física

Fornecido pela Universidade de Leiden