CIENTISTAS CRIAM CRISTAL INOVADOR COM MOLÉCULAS ORGÂNICAS E COBALTO

Pesquisa desenvolvida na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de
Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP resultou em um cristal que apresenta propriedades
semicondutoras e que interage muito bem com a luz. Essas características fazem dele
um produto inédito com potencial de aplicação em várias áreas. O autor do estudo, o
químico Evandro Castaldelli, acaba de publicar na revista científica Nature
Communications, uma das mais conceituadas do mundo, um artigo onde o material é
descrito.
“Entretanto, todo esse potencial ainda precisa passar por testes e estudos
aprofundados para confirmar as possíveis aplicações”, adverte Castaldelli. Entre essas
aplicações, o químico cita descontaminação de água; catalisador para produção de
novos compostos químicos, como fármacos; e até em células solares de geração de
energia, em dispositivos eletrônicos ou como sensor de gases tóxicos.
A pesquisa que originou o artigo da Nature Communications foi realizada
durante a tese de doutorado de Castaldelli na FFCLRP, sob a orientação do professor
Grégoire Jean-Francois Demets. O estudo foi desenvolvido em uma colaboração
internacional entre a USP (Brasil), o Advanced Technology Institute da University of
Surrey (Reino Unido), a University of Warwick (Reino Unido) e a Université de GrenobleAlpes
(França). Além de Castaldelli e Demets, assinam o artigo os pesquisadores S. Ravi
P. Silva, K. D. G. Imalka Jayawardena, David C. Cox, Guy J. Clarkson, Richard I. Walton,
Long Le-Quang e Jerôme Chauvin.
Os cristais foram criados com duas moléculas orgânicas e o elemento
químico cobalto (Co). Uma molécula orgânica é formada, basicamente, por carbono,
hidrogênio e oxigênio, além de outros elementos. A primeira molécula orgânica usada
pelo pesquisador foi o ácido tereftálico; a outra, foi a naftaleno diimida. Essas duas
moléculas foram colocadas em um reator (local onde ocorrem reações químicas),
juntamente com o cobalto. O pesquisador utilizou solvente orgânico para dissolvê-las e
a mistura foi levada ao forno. Vários testes foram realizados até chegar ao tempo e à
temperatura adequados para que o pesquisador obtivesse o resultado final: os cristais.
Propriedades inéditas
A grande inovação da pesquisa de Castaldelli está nas propriedades que os
cristais por ele criados apresentam: a semicondutividade e o fato de interagirem muito
bem com a luz solar. Isso porque a junção de duas moléculas orgânicas e um elemento
químico (como o cobalto) pode formar aquilo que, em química, é denominado de MOF,
sigla em inglês para metal organic framework. Em português, isso poderia ser traduzido
como “rede de coordenação orgânica-inorgânica”. Entretanto, as MOFs até então
conhecidas não têm essas propriedades que os cristais desenvolvidos por Castaldelli
apresentam. “As MOFs existentes, em geral, não são condutoras de energia. Na maioria
das vezes elas apresentam propriedades isolantes”, informa o pesquisador.
Segundo ele, o ácido tereftálico já é usado para produzir MOFs. Quanto à
naftaleno diimida, o químico conta que já tinha certa familiaridade, pois trabalhou essas
moléculas durante o mestrado: são moléculas semicondutoras que interagem com a luz.
Inicialmente Castaldelli começou os testes apenas com o cobalto e a naftaleno diimida.
Somente depois decidiu trabalhar também com o ácido tereftálico. O cobalto foi
utilizado pois, de acordo com o pesquisador, trata-se de um metal com propriedades
magnéticas e espectroscópicas muito ricas. Propriedade espectroscópica pode ser
entendida como a forma como os elétrons do metal interagem com a luz.
O pesquisador conta que as MOFs existentes atualmente são, em geral,
porosas e têm a capacidade de aprisionar gases. “Isso já é estudado há bastante tempo.
Muitos cientistas querem estocar hidrogênio para usá-lo como combustível em veículos.
Mas se for colocado dentro de um cilindro, como fazemos com outros gases, ele pode
explodir. Então há vários estudos que utilizam MOFs para estocagem de hidrogênio”,
relata. Outro uso clássico de MOFs é a estocagem e o aprisionamento de gases, pois elas
são capazes de, ao mesmo tempo, aprisionar um gás e liberar outro. Elas também são
usadas como catalisador – substância química que acelera uma reação química.
O pesquisador lembra ainda que, nos dias atuais, muito tem se pensado nas
questões envolvendo processos de conversão de energia, entre eles, a busca por
melhorias no funcionamento das células solares. Produzidas com silício (elemento
químico semicondutor), são capazes de converter energia luminosa (fótons) em energia
elétrica. E as MOFs desenvolvidas por Castaldelli, além de semicondutoras, conseguem
interagir muito bem com a luz solar – algo inédito para as MOFs.
Contudo, o pesquisador é bastante cauteloso quanto à aplicação comercial
das MOFs por ele desenvolvidas e salienta que ainda são necessários vários estudos para
confirmar os possíveis usos. “Inclusive muitas coisas podem morrer na viabilidade
comercial”, alerta. Por isso, Castaldelli continua as pesquisas em seu pós-doutorado pelo
Instituto de Química (IQ) da USP, na Cidade Universitária, em São Paulo, sob a orientação
do professor Koiti Araki, do Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnologia.
Fonte: Jornal da USP
Autora: Valéria Dias
Data: 21/12/2017

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