p (PhysOrg.com) - Cientistas da Universidade de Glasgow desenvolveram um 'kit de ferramentas LEGO' molecular que pode ser usado para montar um grande número de compostos químicos novos e funcionais. p Usando moléculas como blocos de construção, eles foram capazes de construir um arcabouço molecular baseado em cubos de armazenamento minúsculos (escala nanométrica). Esta nova "rota do designer" abre a porta para muitos novos compostos que, potencialmente, são capazes de atuar como sensores de íons, dispositivos de armazenamento, e catalisadores do futuro.

p Pesquisadores do Departamento de Química criaram estruturas baseadas em cubos ocos a partir de polioxometalatos (POMs) - compostos complexos feitos de metais e átomos de oxigênio - que se unem como tijolos de LEGO, o que significa que uma ampla gama de arquiteturas bem definidas pode ser desenvolvida com grande facilidade.

p Os pesquisadores escolheram uma molécula de polioxometalato em forma de roda, contendo um orifício de 1 nanômetro de largura, que atua como uma "janela" para a molécula. Os compostos cíclicos se montam na água para formar lindos cristais cúbicos.

p As "janelas" dos blocos de construção em forma de anel levam a poros internos muito grandes, o que significa que esses novos compostos podem agir efetivamente como caixas de armazenamento de íons e pequenas moléculas.

p Arquiteturas químicas bem definidas são essenciais para muitos materiais funcionais; portanto, estruturas de POM muito grandes podem ser usadas como células de combustível de íons, baterias, sensores, catalisadores e outras novas nanotecnologias.

p Professor Lee Cronin, Gardiner Chair of Chemistry, quem liderou o estudo, disse:“A capacidade de construir estruturas inorgânicas altamente robustas no estilo LEGO é uma grande vantagem para os químicos, apresentando muitas aplicações potenciais. ”

p No composto relatado, íons de manganês ligam as moléculas em forma de roda no andaime molecular. Íons de potássio e lítio com carga positiva também são incorporados na estrutura para equilibrar a carga negativa transportada pelos íons de óxido de metal na roda POM. As próprias estruturas também podem ser "ajustadas" alterando a carga dos íons de manganês.

p Os aspectos de detecção molecular deste novo material estão relacionados aos íons potássio e lítio, que se assentam livremente nas cavidades da estrutura. Estes podem ser deslocados por outros íons carregados positivamente, como metais de transição ou pequenas moléculas orgânicas, ao mesmo tempo que deixam a estrutura intacta.

p Essas características destacam alguns dos muitos usos e aplicações potenciais de estruturas POM, mas sua aplicação principal é o uso como catalisadores - uma molécula usada para iniciar ou acelerar uma reação química tornando-a mais eficiente, econômica e ecológica.

p O Prof Cronin acrescentou:“Embora os catalisadores sejam de grande importância industrial, muitos dos catalisadores usados ​​hoje na indústria ainda são caros, bem como "sujos", criando resíduos ambientalmente prejudiciais. ”

p “Nossa pesquisa se concentra no projeto e na síntese de arquiteturas moleculares funcionais em nanoescala que podem ser usadas como catalisadores industriais que são mais eficientes em termos de energia e ecologicamente corretos do que os materiais atuais.”

p “Estruturas modulares estendidas que incorporam blocos de construção inorgânicos como esses representam uma nova classe de materiais ajustáveis ​​com‘ locais ativos ’projetados para responder à inclusão de hóspedes.”

p “Com uma grande variedade de moléculas de roda POM disponíveis, mais estudos são necessários para construir esta família de materiais com base no processo de design geral que foi estabelecido. Além disso, pretendemos investigar o catalisador, capacidades de detecção e troca de convidados em mais detalhes. ”

p A pesquisa é relatada na última edição da revista. Química da Natureza .