p Cientistas da Florida State University estão oferecendo uma nova compreensão de como um nanomaterial intrigante - metalofulereno - é formado em um estudo de pesquisa publicado recentemente. p Metalofulerenos são parte da família do carbono, e parentes com o que é popularmente conhecido como fulerenos. Buckyballs, ou fulerenos, são ocos, em forma de bola de futebol, gaiolas esféricas que representam uma forma básica de carbono. Os espaços vazios nos fulerenos podem prender átomos de metal, resultando em metalofulerenos.

p "Metalofulerenos são uma forma única de nanocarbono molecular, "diz o químico FSU Paul Dunk, um co-autor do estudo. "Eles são potencialmente úteis em uma série de diagnósticos biomédicos, em particular como agentes de contraste de ressonância magnética. "

p As descobertas publicadas podem ajudar a pavimentar o caminho para aplicações baseadas em metalofulereno que vão da biomedicina à energia renovável. O artigo, "A formação de baixo para cima de metalofulerenos endoédricos é dirigida por transferência de carga, "foi publicado na edição de dezembro da Nature Communications .

p "Sob certas condições, metalofulerenos podem ter propriedades espetaculares que os tornam apreciados como materiais avançados para uma série de tecnologias, como a conversão da luz solar em eletricidade e como possíveis componentes da eletrônica molecular, "Dunk disse.

p As gaiolas de carbono encapsuladas em metal podem até ser moléculas cósmicas importantes, formando-se em ambientes estelares e poeira estelar.

p Para descobrir como os metalofulerenos são sintetizados em um laboratório, a equipe de pesquisa contou com a instrumentação de alto campo magnético disponível nas instalações de ressonância de ciclotron de íons no National High Magnetic Field Laboratory. A equipe internacional incluiu:Harry Kroto, do Estado da Flórida, ganhador do prêmio Nobel de química de 1996 pela descoberta dos fulerenos; Químicos do MagLab; e cientistas da Universidade Rovira i Virgili na Espanha e da Universidade de Nagoya no Japão.

p Metalofullerenos são feitos por um processo surpreendentemente simples:misture grafite e um metal, e então vaporizá-lo em fuligem, que se parece com a coisa preta da chama de uma vela. A partir dessa fuligem, metalofulerenos são encontrados misteriosamente.

p "Ao vaporizar carbono e metal nas condições certas, esses materiais fascinantes se juntam espontaneamente, "Dunk disse." Mas se a forma primária pela qual eles se formam nem mesmo é conhecida, é difícil descobrir como produzir melhor essas moléculas excitantes. "

p Enquanto gaiolas vazias, como Buckminsterfullerene, C60, estão disponíveis em grande quantidade hoje, metalofulerenos sofrem de quantidades limitadas, dificultando assim pesquisas que explorem integralmente o material.

p "Vimos pela primeira vez evidências de metalofulerenos poucos dias após a descoberta de Buckminsterfullereno em 1985, mas não tínhamos certeza de como eles se formavam. Foi incrível o que eles fizeram, "Kroto disse." Isso foi há quase três décadas. Apesar dos grandes avanços nos últimos 10 anos, o processo de formação tem se mostrado muito desafiador porque ocorre em um piscar de olhos. "

p Para descobrir o quebra-cabeça de longa data, pesquisadores usaram um laser para explodir grafite dopada com metal, e os produtos complexos formados foram analisados ​​pelo espectrômetro de massa de ressonância cíclotron de íon de transformada de Fourier de 9,4-tesla do laboratório. A poderosa técnica de análise permitiu que a equipe estudasse meticulosamente a formação de metalofulereno com incríveis 90 elementos diferentes, quase todos os elementos disponíveis da tabela periódica.

p Os resultados sem precedentes permitiram que o mecanismo de formação fosse montado, com base no recente trabalho pioneiro em gaiolas vazias do mesmo grupo.

p Anteriormente, previu-se que folhas planas de carbono deveriam ser ejetadas da grafite e fechadas para formar metalofulerenos gigantes, que poderia então hipoteticamente "encolher" em gaiolas de tamanho médio que são mais comumente usadas em biomedicina e tecnologia.

p Contudo, os pesquisadores observaram um resultado oposto em seus experimentos. Eles descobriram que um átomo de metal inicialmente nuclea o carbono para formar metalofulerenos muito pequenos, que então crescem em tamanhos de gaiolas maiores bem conhecidos.

p O tipo de metal encapsulado pareceu afetar significativamente a rapidez com que os pequenos metalofulerenos se transformaram nas gaiolas de tamanho médio mais úteis, o que poderia ajudar a explicar o baixo rendimento de metalofulerenos pelo uso de métodos de síntese típicos.

p O esclarecimento de como ocorre a construção molecular dessas gaiolas de carbono encapsuladas por metal deve ajudar a abrir novas direções na nanoteconologia.

p "Esperamos que esses resultados sejam úteis no desenvolvimento de novas estratégias de produção para realizar totalmente as aplicações de metalofulereno e explorar ainda mais suas incríveis propriedades, o que certamente beneficiaria a sociedade, "Dunk disse.