Criação de nanofolhas 2D onde as moléculas nas camadas são mantidas juntas apenas por ligações não covalentes fracas

Fig. 1:Fabricação de cima para baixo de nanofolhas de monocamada 2D quirais de metalaciclos supramoleculares. Crédito:DOI:10.1038/s41586-022-04407-8

Uma equipe internacional de pesquisadores encontrou uma maneira de criar nanofolhas 2D nas quais as moléculas nas camadas são ligadas apenas por ligações fracas e não covalentes. Em seu artigo publicado na revista Nature , o grupo descreve seu processo e possíveis usos para ele. Claudia Backes, da Kassel University, publicou um artigo News &Views na mesma edição da revista descrevendo o trabalho.
Nos últimos anos, os pesquisadores desenvolveram uma variedade de nanomateriais 2D criando folhas superfinas feitas de átomos ligados. Essas folhas são normalmente criadas descascando-as dos cristais. Esse processo funciona por causa das fortes ligações covalentes entre os átomos da folha e das ligações fracas entre as camadas. Acreditava-se anteriormente que a criação de folhas semelhantes com átomos fracamente ligados não era possível porque as folhas seriam muito fracas para se manterem unidas. Nesse novo esforço, os pesquisadores descobriram que é possível criar folhas 2D nas quais as moléculas são ligadas apenas com ligações fracas e não covalentes, enquanto as folhas permanecem fortes o suficiente para se manterem unidas. O segredo para produzir tais folhas estava no uso de moléculas que permitiam a ligação em vários pontos.

O trabalho foi baseado em complexos de coordenação supramoleculares, nos quais redes de ligações podem ser formadas devido a ligantes (doadores de elétrons) e cátions (aceitadores de elétrons). Os pesquisadores optaram por criar moléculas com tais atributos que foram formados em formas de estrelas. Com essas moléculas, cada estrela foi capaz de formar ligações fracas duplas de 12 pontos com as estrelas ao seu redor. O grande número de sítios de ligação permitiu que as moléculas se mantivessem unidas apesar da ausência de ligações covalentes. A forma de estrela também permitia a incorporação de aromáticos que também serviam para ligar as moléculas.

Os pesquisadores criaram as folhas suspendendo cristais em um líquido e depois submetendo-os ao ultrassom. O resultado foi um material de folha empilhada, com cada folha feita de uma camada de estrelas conectadas. A ligação entre as folhas, como nas folhas feitas com ligações covalentes, era mais fraca do que as que mantinham as folhas unidas, possibilitando o descasque. + Explorar mais