p Uma boneca em uma boneca, e depois mais um, envolvendo-os de fora - é assim que Thomas Faessler explica sua molécula. Ele embala um átomo em uma gaiola dentro de uma estrutura de átomo. Com suas grandes superfícies, essas estruturas podem servir como catalisadores altamente eficientes. Assim como no brinquedo de madeira russo, um casco de doze átomos de cobre envolve um único átomo de estanho. Este casco é, por sua vez, envolto por mais 20 átomos de estanho. O grupo de trabalho do professor Faessler no Instituto de Química Inorgânica da Technische Universitaet Muenchen (Alemanha) foi o primeiro a gerar essas estruturas espaciais construídas em três camadas como aglomerados de metal isolados em ligas de bronze. p Particularmente fascinantes são as imagens que os pesquisadores usam para explicar esses compostos químicos e suas propriedades. No laboratório, a substância é inexpressiva, multar, pó preto acinzentado, no entanto, os modelos de estrutura são coloridos e em várias formas aninhadas. Esses pós, com suas grandes superfícies, são interessantes como uma etapa provisória para catalisadores que transferem hidrogênio, por exemplo. Estruturas semelhantes feitas de silício podem ser usadas em células solares para capturar a luz do sol com mais eficácia.

p A maioria das pessoas vê os metais como materiais uniformes com uma estrutura nada espetacular. Os compostos de metal do instituto de Faessler são exatamente o oposto. Sua mesa está cheia de vários modelos de gaiolas multicoloridas com esferas amarelas representando átomos de cobre e azuis para estanho. A analogia com as esferas de carbono que causaram sensação como Buckyballs não pode ser esquecida. Aqui, também, existem estruturas geométricas feitas de triângulos, pentágonos e hexágonos. Contudo, eles não são feitos de carbono:metais mais pesados, como estanho e chumbo, também podem formar essas estruturas de gaiola isoladas.

p "Estamos basicamente interessados ​​em estruturas de liga fora do comum, "diz Faessler. Bronze, por exemplo:esta mistura de cobre e estanho, que foi descoberta cedo e emprestou seu nome a toda uma era da humanidade, tem uma estrutura cristalina; os átomos dos dois componentes são distribuídos uniformemente por todo o cristal e são densamente compactados.

p Os novos bronzes do laboratório Faessler são diferentes. A candidata a PhD Saskia Stegmaier derreteu uma forma particularmente pura de fio de cobre e granulado de estanho sob condições especiais - protegido do ar e da umidade em uma atmosfera de argônio. O bronze produzido dessa maneira era então selado em um metal alcalino, como o potássio, em uma ampola de tântalo. O ponto de fusão do tântalo é 3, 000 graus Celsius, tornando-o particularmente adequado como um recipiente para colocar outros metais em contato uns com os outros.

p É assim que os novos clusters de metal, aninhados um dentro do outro, assim como a boneca russa, entrou em existência. Quando o bronze é aquecido, junto com potássio ou sódio, a 600 a 800 graus Celsius, os metais alcalinos agem como tesouras que cortam a grade de liga e, em seguida, abrem caminho entre as peças, estabilizando assim os aglomerados atômicos isolados. Por conta deles, esses clusters não podem se organizar em densos, camadas uniformemente estruturadas para formar cristais. Eles são compostos de pentágonos com 20 átomos de estanho ao todo - uma constelação na qual padrões repetitivos não são possíveis em condições normais. Mas "trapacear" um pouco e usar átomos de potássio como cola pode produzir um cristal aparentemente normal. No ano passado, o cientista israelense Dan Shechtman recebeu o Prêmio Nobel de Química pela descoberta de um fenômeno semelhante - os chamados quase-cristais de simetria quíntupla.

p "Nossos clusters são unidades pequenas. Eles são, por assim dizer, pilhas de átomos que não estão conectados a seus vizinhos. "Isso os torna ideais para aplicações catalíticas:" Por serem consistentes em tamanho, "explica Faessler, "eles são muito melhores na direção de reações químicas do que os catalisadores clássicos." Reações de hidratação em que os átomos de hidrogênio se acoplam a cadeias de moléculas orgânicas com átomos de oxigênio, por exemplo. na síntese de sabores artificiais, são exemplos de tais processos. Tipicamente, metais preciosos caros como o ródio são usados ​​para isso. Contudo, novas ligas polares com magnésio, cobalto e estanho podem servir ao mesmo propósito. "O que precisamos para uma reação eficiente é um catalisador com uma área de superfície muito grande." O método clássico de conseguir isso é misturar soluções de dois sais metálicos para precipitar nanopartículas extremamente pequenas. "Isso resulta em todo um espectro de tamanhos de partículas, "explica Faessler. Com clusters de metal, podemos adaptar o catalisador às nossas necessidades, por assim dizer."

p Contudo, O vaso de reação de Stegmaier e Faessler continha mais surpresas. Além dos clusters, os cientistas notaram um material semelhante a uma fibra - como agulhas finas - cujas extremidades podem ser ligeiramente dobradas. "Nós suspeitamos, "diz Stegmaier, "isso pode acabar sendo emocionante." Nesse ínterim, o rendimento das fibras foi melhorado com o uso de sódio como tesoura para cortar o bronze. Desta vez, o resultado não foram esferas, mas varas de várias camadas. No meio está uma cadeia de átomos de estanho, rodeado por uma camada de átomos de cobre, e ao redor desse ainda outro tubo de átomos de estanho. Assim como as moléculas ocas de Matryoshka são uma reminiscência de Buckyballs, as novas fibras com seus tubos são semelhantes aos nanotubos de carbono. Analogamente, tais fibras poderiam um dia ser usadas como fios moleculares com várias propriedades elétricas.