Material luminescente tem memória graças a seu arranjo estrutural

Fábio de Castro - Agência FAPESP - 24/01/2007

Um grupo internacional de cientistas, com participação brasileira, demonstrou que a emissão luminosa de um material híbrido orgânico-inorgânico, assim como o "efeito de memória" dela decorrente, é resultado de sua organização molecular complexa e não da estrutura atômica, como ocorre normalmente.

A pesquisa, cujos resultados serão publicados na próxima edição da revista Advanced Materials, foi realizada por grupos da Universidade Estadual Paulista (Unesp), das universidades de Aveiro e de Trás-os-Montes, em Portugal, e da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia. A pesquisa já está disponível na edição on-line da revista científica.

De acordo com o professor Celso Santilli, do Grupo de Físico-Química de Materiais do Instituto de Química da Unesp, o material híbrido orgânico-inorgânico em questão é formado por um esqueleto inorgânico baseado em silício, conectado, por meio de grupos amida, a cadeias poliméricas de átomos de carbono e hidrogênio. Quando o material é iluminado por luz ultravioleta, há uma transferência de prótons nos conectores que provoca a emissão de luz vísivel.

As cadeias poliméricas ficam penduradas perpendicularmente ao esqueleto inorgânico e se interpenetram em temperatura ambiente. Elas se auto-organizam por meio de uma interação hidrofóbica, mantendo-se esticadas. Quando o material é aquecido, as cadeias ficam tortuosas, perturbando a transferência de prótons e causando uma mudança na intensidade da luz.

"A mudança de propriedade é reversível. Quando o material torna a esfriar, a estrutura volta ao normal e a emissão da luz retorna à energia inicial. Mas a resposta da emissão de luz demora bem mais do que a resposta estrutural. Com isso, o material preserva uma memória de ter sido aquecido, que se expressa pela emissão luminosa", disse Santilli à Agência FAPESP.

Mais do que a soma das partes

O estudo, segundo Santilli, demonstra que o comportamento de estruturas complexas - sejam organismos vivos ou materiais organizados em construções hierárquicas - é resultado da maneira como se organizam as unidades estruturais que as constituem, não apenas de sua estrutura atômica. Muitas vezes os híbridos apresentam propriedades que não são exibidas individualmente pelos seus componentes isolados.

"É importante observar que estruturas complexas não são o mesmo que estruturas complicadas. O que as caracterizam é o fato de suas várias partes, ao interagirem, desencadearem comportamentos que vão além do que se poderia esperar da simples junção desses componentes", explicou Santilli.

O estudo, segundo o professor, sugere que essa família de materiais tem potencial para desenvolvimento de uma série de novas propriedades. "Observamos um verdadeiro efeito nanoscópico. Geralmente, as propriedades de emissão dependem das propriedades de simetria do centro emissor - que se dão em escala da ordem de 0,1 a 0,5 nanômetro. Mas, nesse caso, vimos possibilidades de mudar uma propriedade pela ação na estrutura nanométrica, considerando uma escala de cerca de 150 nanômetros", afirmou.

Segundo o cientista, a aplicação dessas propriedades ainda depende de um longo processo de pesquisa, mas as possibilidades são praticamente infinitas. A investigação dos sistemas complexos pode ter impacto significativo em áreas como fotônica, eletrônica e optoeletrônica, magnetismo, catálise, técnicas de separação, sensores, revestimentos inteligentes e aplicações biomédicas.

"Um exemplo concebível seria usar o efeito de memória para indicar de que forma um produto foi conservado. Imagine um produto alimentício que precisa se manter resfriado. Ao vê-lo no supermercado, podemos observar se a condição de conservação atual é satisfatória, mas não temos informação sobre toda sua trajetória desde a fabricação", disse Santilli.

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