Processo inovador abre novas perspectivas para aplicações de tecnologia de película fina
Investigadores desenvolvem métodos para sintetizar camadas de materiais utilizando fragmentos moleculares gasosos
Nos últimos cinco anos, os investigadores da Universidade de Leipzig têm vindo a trabalhar em métodos fundamentalmente novos para reunir seletivamente fragmentos moleculares gasosos e carregados em moléculas novas e complexas. As substâncias sintetizadas são depositadas em superfícies. Este processo inovador abre novas perspectivas de aplicação na nanoelectrónica moderna e na tecnologia de sensores. Oferece também novas vias de investigação em várias disciplinas científicas - desde a investigação de catalisadores até às aplicações médicas. Os cientistas da Universidade de Leipzig, juntamente com os seus colaboradores da Universidade de Purdue (EUA), publicaram um resumo das suas descobertas deste período na revista Nature Reviews Chemistry.
"Até agora, os fragmentos moleculares carregados têm sido estudados principalmente em química analítica para determinar a estrutura das moléculas. No entanto, a investigação dos últimos anos mostrou que estes fragmentos são também muito importantes para aplicações sintéticas. Ao depositá-los seletivamente em superfícies, é possível desencadear reacções químicas que não seriam viáveis utilizando métodos de síntese convencionais", explica o Professor Jonas Warneke, chefe do grupo de investigação do Instituto Wilhelm Ostwald de Química Física e Teórica da Universidade de Leipzig.
Os instrumentos de investigação utilizados - especialmente optimizados para a chamada síntese de película fina com fragmentos moleculares carregados - existem apenas em dois locais no mundo. Foram desenvolvidos conjuntamente pelos grupos de investigação liderados pelo Professor Jonas Warneke e pela Professora Julia Laskin na Universidade de Purdue. A síntese de filmes finos refere-se à produção de camadas finas com espessuras que vão desde a escala nanométrica à micrométrica.
No artigo, a equipa de investigação de Leipzig relata o seu trabalho sobre a formação controlada de ligações químicas utilizando fragmentos moleculares "agressivos". Por exemplo, o fragmento molecular com carga negativa mais reativo quimicamente conhecido até à data - que tem uma longa história de investigação em Leipzig - foi especificamente ligado a outras moléculas. Até o azoto do ar, geralmente considerado como não reativo, foi ligado em camadas nas superfícies. Isto abre novas possibilidades de utilização de matérias-primas químicas inertes para sintetizar novas moléculas e materiais funcionais em superfícies, ou para modificar seletivamente as propriedades das superfícies dos materiais.
A publicação descreve também a investigação conduzida pela equipa da Universidade de Purdue sobre a ligação de "nanoclusters" carregados contendo metais - pequenas partículas com um número precisamente definido de átomos - que são de interesse para as tecnologias quânticas devido às suas propriedades magnéticas e electrónicas únicas. O artigo relata igualmente o trabalho conjunto dos dois grupos de investigação no desenvolvimento dos instrumentos e no estudo do comportamento dos catalisadores moleculares carregados nas superfícies.
"O nosso objetivo é otimizar o nosso trabalho nos próximos anos, desenvolvendo instrumentos ainda mais potentes para a síntese de películas finas utilizando fragmentos moleculares", afirma Warneke. Isto poderá permitir a síntese de materiais à escala microscópica e abrir caminho a aplicações dos novos e notáveis compostos montados a partir de fragmentos moleculares na tecnologia de microssistemas. Além disso, a equipa de investigação de Leipzig está a desenvolver novas abordagens para a análise de grandes biomoléculas em superfícies através da ligação de fragmentos moleculares carregados - um avanço que poderá contribuir para uma compreensão fundamental das funções biológicas destas moléculas nas superfícies celulares.
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