p Os novos metalofulerenos sintonizáveis ​​são desenvolvidos por uma equipe de pesquisa que inclui cientistas da Universidade de Electro-Communications, Tóquio. p Pequenas moléculas em nanoescala na forma de gaiolas esféricas de carbono, ou 'fulerenos', têm recebido atenção considerável nos últimos anos. Individuais ou pequenos grupos de átomos podem ser aprisionados dentro dos fulerenos, criando moléculas estáveis ​​com estruturas eletrônicas únicas e propriedades incomuns que podem ser exploradas no campo dos nanomateriais e da ciência biomédica.

p Metalofulerenos endoédricos (EMFs) são uma dessas classes de moléculas, em que um ou mais átomos de metal são encapsulados dentro de muitos tipos de gaiolas de carbono. Crucialmente, o (s) átomo (s) de metal não estão quimicamente ligados ao carbono circundante, mas eles doam elétrons para a gaiola de carbono. Os cientistas começaram recentemente a entender como controlar o movimento, comportamento e posicionamento dos átomos fechados, adicionando outros átomos, como silício ou germânio (em seus grupos silil ou germil), para a superfície do fulereno. Isso permite a manipulação e o ajuste fino das propriedades do EMF.

p Agora, Masahiro Kako e colegas de trabalho da Universidade de Electro-Communications em Tóquio, junto com cientistas do Japão e dos EUA, criaram e analisaram os efeitos da sililação e germilação em um EMF chamado Lu3N @ Ih-C80 (três átomos de lutécio ligados a um átomo de nitrogênio encerrado dentro de uma gaiola de carbono 80).

p Usando cristalografia de raios-X, análises eletroquímicas e cálculos teóricos, a equipe descobriu que adicionar grupos silila ou grupos germila à estrutura do fulereno era uma forma versátil de controlar as propriedades eletrônicas do EMF. O posicionamento exato dos grupos silila ou germila na ligação à estrutura de carbono determinou as lacunas de energia presentes no EMF, e determinou a orientação dos átomos de metal ligados dentro da gaiola.

p Os grupos germil doaram mais elétrons e o processo funcionou um pouco mais eficientemente do que os grupos silil, mas Kako e sua equipe acreditam que ambos fornecem uma maneira eficaz de ajustar as características eletrônicas do EMF.

p Uma breve história dos fulerenos

p Os fulerenos são moléculas de carbono que assumem a forma de esferas. O fulereno mais famoso e abundante é o buckminsterfullereno, ou 'buckyball', C60, que se assemelha a uma bola de futebol em forma com um átomo de carbono ligado em cada ponto de cada polígono.

p Metalofulerenos endoédricos, ou EMFs, são criados prendendo um átomo ou átomos de metal dentro de uma gaiola de fulereno, um pouco como um hamster em uma bola. O (s) átomo (s) preso (s) não estão quimicamente ligados ao carbono, mas eles interagem com ele doando elétrons, criando assim moléculas únicas e muito úteis para a ciência e biomedicina dos nanomateriais.

p Sililação e germilação

p A adição de outros átomos às superfícies do fulereno pode afetar as propriedades EMF, regulando o comportamento dos átomos de metal dentro da gaiola de fulereno. Em um EMF, o movimento dos átomos de lantânio é restrito a duas dimensões pela adição de grupos silila à gaiola de carbono. Isso altera os potenciais eletrostáticos dentro da gaiola e restringe a mobilidade dos átomos de lantânio, e, portanto, altera as propriedades gerais de toda a molécula.

p Este estudo de Masahiro Kako e colegas de trabalho aumenta ainda mais a compreensão dos efeitos da sililação e germalização (a adição de grupos à base de silício e germânio) em CEMs à base de lutécio. A equipe mostrou que o posicionamento exato dos átomos adicionais na estrutura de carbono pode influenciar as lacunas de energia na molécula, permitindo assim que eles sintonizem as propriedades eletrônicas do EMF. Essa capacidade de 'ajuste fino' de CEM pode ter algumas aplicações para materiais funcionais em eletrônica molecular, como aceitadores em dispositivos fotovoltaicos orgânicos.

p Kako e sua equipe esperam realizar mais investigações sobre a adição de grupos alternativos de átomos aos fulerenos, para adicionar propriedades de ajuste de grupos à base de silício e germânio. Isso poderia expandir a versatilidade dos CEMs e suas aplicações potenciais no futuro.