Nanotecnologia faz tecelagem molecular

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/01/2016

A nanotecelagem interliga os compostos metálicos e orgânicos, criando uma técnica de fabricação flexível e reversível.
[Imagem: Omar Yaghi/UC Berkeley]

Costurando em nível atômico

Químicos da Suécia e dos EUA conseguiram pela primeira vez tecer um material em nível molecular.

A tecelagem é a forma tradicional de fabricar tecidos, mas criar tramas de moléculas pode permitir a criação de compostos químicos muito interessantes.

A equipe teceu fios de moléculas orgânicas para formar um material tridimensional, usando o cobre como modelo.

Os íons de cobre podem ser adicionados e removidos sem alterar a estrutura como um todo. Além disso, a elasticidade do material pode ser alterada de forma reversível.

"A tecelagem em química é algo que se tem tentado há muito tempo na química, e é desconhecida na biologia," disse Omar Yaghi, dos Laboratórios Berkeley. "No entanto, encontramos uma maneira de tecer fios orgânicos que nos permite projetar e fabricar estruturas orgânicas complexas e grandes em duas e três dimensões."

Tecidos moleculares

A equipe afirma que a técnica de nanotecelagem também pode ser aplicada a nanopartículas ou polímeros, o que significa que esses materiais poderão ser fabricados na forma de películas finas para dispositivos eletrônicos.

A nanotecelagem permite múltiplas tramas (primeira linha) e construir nanotecidos em duas e três dimensões (linha central). Na linha inferior, imagem dos nanotecidos por microscopia eletrônica.
[Imagem: Yuzhong Liu - 10.1126/science.aad4011]

O novo material resultante deste primeiro experimento de tecelagem molecular se enquadra na categoria dos COFs, sigla de Covalent Organic Frameworks, ou estruturas orgânicas covalentes.

"Nós levamos a arte da tecelagem para os níveis atômico e molecular, criando uma nova maneira poderosa de manipular a matéria com incrível precisão para atingir propriedades mecânicas únicas e valiosas," disse o professor Yaghi, que foi pioneiro na criação dos COFs e seus parentes próximos, os MOFS (Metal Organic Frameworks, ou estruturas metal-orgânicas).

COFs e MOFs

As COFs (estruturas orgânicas covalentes) e MOFs (estruturas metal-orgânicas) são cristais tridimensionais porosos com superfícies internas extraordinariamente grandes, que podem absorver e armazenar enormes quantidades de moléculas-alvo, que se encaixam e se distribuem em seus poros.

Estas estruturas são muito promissoras para inúmeras aplicações, incluindo o sequestro de carbono e a redução do dióxido de carbono em monóxido de carbono, uma rota que permite essencialmente transformar o CO2 em uma ampla gama de produtos químicos, incluindo combustíveis, produtos farmacêuticos e plásticos.

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Com a nova técnica, essas estruturas são tecidas para formar redes de grandes dimensões, cujas tramas são mantidas coesas por ligações químicas fortes.

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