Um novo tipo de partícula minúscula é um grande negócio no laboratório do químico da UO Carl Brozek.
Ele e sua equipe transformaram um tipo versátil de material poroso chamado estrutura metal-orgânica, ou MOF, em nanocristais – uma forma que é mais fácil de usar fora do laboratório. Nanopartículas como essas têm uma ampla gama de aplicações potenciais, desde revestimentos de superfície que podem armazenar carga elétrica até filtros que removem contaminantes do ar ou da água.

Os nanocristais são os menores e mais estáveis ​​MOFs já feitos, disse Brozek. E eles têm uma série de propriedades interessantes – notavelmente, eles podem conduzir eletricidade e se comportam de maneira diferente dependendo do tamanho exato da partícula.

"Realmente parece que criamos algo novo", disse Brozek. Ele e sua equipe, liderada pelo estudante de pós-graduação Checkers Marshall, relataram seu avanço em 24 de novembro em uma pré-impressão postada no site de pesquisa ChemRxiv.

MOFs são materiais semelhantes a esponjas feitos de íons metálicos, como ferro ou zinco, ligados entre si com pequenas moléculas à base de carbono. Como um bloco esburacado de queijo suíço, os MOFs têm bolsos e fendas que lhes conferem uma área de superfície extremamente alta. Isso os torna úteis para aplicações que envolvem a captura de moléculas específicas, como dióxido de carbono da atmosfera ou chumbo na água potável, porque há muito espaço para essas moléculas-alvo se fixarem. E torná-los de tamanho nanométrico seria particularmente prático para aumentar e usar industrialmente, porque as minúsculas partículas podem ser suspensas em uma solução e depois, como tinta, usadas para revestir uniformemente uma superfície.

Mas fazer MOFs como nanopartículas tem sido um desafio contínuo, disse Brozek.

Então, seu laboratório veio com uma solução alternativa. "À medida que o MOF tenta crescer, nós o enganamos", disse ele.

Os MOFs se formam através de uma série de reações químicas que unem íons metálicos com moléculas de ligação. A equipe de Brozek adicionou um terceiro ingrediente:moléculas que imitam os ligantes, mas que só podem se ligar a algo em uma extremidade. Como peças de borda em um quebra-cabeça, eles agem como becos sem saída para o MOF crescente, garantindo que ele permaneça pequeno.

“Uma das coisas realmente empolgantes sobre nosso papel é que não apenas fizemos esse MOF específico como um nanocristal, mas também é um dos menores MOFs já feitos”, disse Brozek.

Essas nanopartículas, feitas de triazolato de ferro, são adaptáveis:se comportam de maneira diferente em diferentes tamanhos e até mesmo em diferentes temperaturas. Isso abre uma gama de possibilidades, disse Brozek - os cientistas podem "ajustar" os materiais para se comportarem de uma determinada maneira, ajustando o tamanho das nanopartículas ou a temperatura do ambiente. E eles poderiam usar uma abordagem semelhante para projetar outros nanocristais MOF com diferentes combinações de íons metálicos e moléculas de ligação.

"O trabalho é bastante fundamental agora", disse Marshall. "Acho que as coisas mais importantes são que somos capazes de sintetizar essas nanopartículas e elas mostram propriedades dependentes de tamanho que não foram observadas antes. Esses dois desenvolvimentos ajudarão a adaptar como aplicamos MOFs em dispositivos existentes, bem como aproveitar suas dependência de tamanho em tecnologias futuras."

Brozek e sua equipe já estão explorando potenciais aplicações, tanto para nanopartículas de triazolato de ferro quanto para outras variações.

"Agora que podemos fazer um filme com esses materiais, existe uma possibilidade real de que seremos capazes de fazer membranas úteis no mundo real", disse Brozek. Por exemplo, nanopartículas MOF que revestem uma superfície podem agarrar moléculas de dióxido de carbono que, de outra forma, seriam liberadas na atmosfera. Ou as partículas podem ser projetadas para aderir a contaminantes na água.

"Este é apenas um MOF", disse Brozek. "Vai levar muitos laboratórios para explorar todo esse novo campo da ciência." + Explorar mais

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