p Ao mesmo tempo, você podia vagar pelos laboratórios das empresas farmacêuticas e dificilmente ver a luz sendo usada para mediar reações químicas. Agora, a "catálise fotoredox" se tornou uma forma essencial de sintetizar novos compostos orgânicos. p Este tipo de química pode em breve ser usado ainda mais amplamente - e menos caro - graças aos pesquisadores da Universidade de Rochester.

p Em um artigo publicado recentemente no Jornal da American Chemical Society , os laboratórios de Todd Krauss e Daniel Weix demonstram pela primeira vez como os pontos quânticos emissores de luz podem ser usados ​​como catalisadores fotoredox para criar ligações carbono-carbono.

p Além disso, os pesquisadores - incluindo Jill Caputo '16 (PhD) e Norman Zhao '17 do laboratório de Weix e Leah Frenette '14 (MS) e Kelly Sowers '16 (PhD) do grupo de Krauss - mostraram que os pontos quânticos criam essas ligações tão efetivamente quanto os catalisadores de metais raros agora usados ​​na química fotoredox, como rutênio e irídio.

p "O impacto potencial pode ser grande, "diz Weix, professor associado do Departamento de Química. As ligações carbono-carbono são os blocos de construção básicos para inúmeras formas moleculares, muitos deles essenciais para funções biológicas.

p Os pontos quânticos têm aplicações potenciais na síntese de produtos farmacêuticos, produtos químicos finos, e agroquímicos. "Esses são mercados onde as pessoas estão mais ativamente procurando por compostos químicos com novas propriedades, "Weix diz.

p Os pontos quânticos são minúsculos cristais semicondutores. Contendo alguns milhares de átomos, eles "vivem em um mundo entre minerais a granel - como um pedaço de rocha, com bilhões e bilhões de átomos - e uma única molécula com apenas 10 ou 20 átomos, "diz Krauss, professor de química e chefe do departamento. Mas, ele adiciona, "os pontos quânticos têm propriedades do mundo molecular e macroscópico."

p Por exemplo, um ponto quântico tem a química e a fotoestabilidade dos minerais, mas tem uma camada de moléculas orgânicas do lado de fora que "permite que seja manipulado da mesma forma que você manipularia pequenas moléculas em solução. Você pode pulverizá-las, você pode revesti-los em superfícies, você pode misturá-los, e fazer todas as químicas diferentes com eles, "Krauss diz.

p Até agora, a maioria dos químicos estudou pontos quânticos por suas propriedades básicas, com aplicativos limitados principalmente a monitores, como televisores. Esta descoberta particular originou-se em um trabalho anterior em Rochester, que demonstrou que os pontos quânticos podem ser excelentes catalisadores para a criação de ligações hidrogênio-hidrogênio para aplicações de combustível solar.

p Para este estudo, Krauss e Weix testaram a eficácia dos pontos quânticos de cádmio / selênio (CdSe) na criação de ligações carbono-carbono usando cinco reações de fotoredox bem conhecidas. Eles descobriram que um tamanho único, O ponto quântico CdSe facilmente feito pode substituir vários catalisadores diferentes agora usados, com igual ou maior eficiência.

p "A química variou de reações mais simples, onde o ponto quântico serviu como o único mediador redox [único agente que transfere um elétron], a reações envolvendo um ou mais cocatalisadores, com muitos reagentes no frasco, "Weix diz." Havia uma preocupação no início se os pontos sobreviveriam neste ensopado químico, mas eles fizeram. "

p Weix adverte que o papel representa apenas um "primeiro passo para mostrar que você pode usar pontos quânticos semicondutores para substituir outros catalisadores." Os pontos podem precisar ser mais refinados para serem adequados para aplicações industriais.

p Mas ele está animado com o potencial deles, e a dinâmica parece estar crescendo. Ele observa que, simultaneamente ao trabalho deles, colegas da Northwestern deram passos importantes para melhorar os catalisadores de pontos quânticos. Weix apontou ainda o trabalho fotoquímico relacionado com dióxido de titânio nanocristalino (TiO2) de pesquisadores da Universidade de Ottawa e da Universidade de Wisconsin.

p "Nós, e outros, até agora observamos como os pontos quânticos funcionariam em reações que foram razoavelmente bem estudadas, porque este é um novo catalisador e queríamos compará-lo com o que veio antes, "Weix diz." O próximo passo é olhar para o que essas coisas fazem que nada mais pode fazer. Essa é a promessa do futuro. "