Síntese química: Novo método generalizável para a formação mecânica de estruturas moleculares 3D
Novas possibilidades para a conceção de materiais inovadores
Anúncios
Os fios ou cordas podem ser facilmente utilizados para entrançar, dar nós e tecer. Em química, no entanto, o processamento de fios moleculares desta forma é uma tarefa quase impossível. Isto porque as moléculas não só são minúsculas, como também estão em constante movimento e, por isso, não podem ser facilmente tocadas, agarradas ou moldadas com precisão.
Um grupo de investigação do Instituto de Química da Humboldt-Universität zu Berlin (HU), liderado pelo Dr. Michael Kathan, conseguiu agora enrolar com precisão dois filamentos moleculares à volta um do outro, utilizando um motor molecular artificial acionado por luz, criando assim uma estrutura particularmente complexa: um catenano (do latim "catena" = cadeia). Os catenanos consistem em duas moléculas em forma de anel que se entrelaçam como os elos de uma corrente - sem estarem quimicamente ligadas uma à outra. Os resultados da investigação foram publicados na revista Science.
O nanomotor traz um novo tipo de controlo mecânico ao mundo das moléculas
"O que desenvolvemos é basicamente uma mini-máquina que é alimentada por luz e roda numa direção", diz Michael Kathan. "Utilizamos este movimento controlado para enrolar mecanicamente dois fios moleculares à volta um do outro e ligá-los - independentemente de o fazerem sozinhos ou não. O nosso motor traz agora uma espécie de controlo mecânico para o mundo das moléculas, que antes só conhecíamos do mundo macroscópico."
O novo método pode formar uma grande variedade de estruturas tridimensionais específicas
Em química sintética, tem sido extremamente difícil entrelaçar moléculas de uma forma direcionada, especialmente se este arranjo contradiz o processo natural de auto-organização molecular. Na natureza, as moléculas estão constantemente em movimento e podem formar estruturas tridimensionais neste processo. Os componentes estruturais das células, como as proteínas ou a molécula genética ADN, são montados desta forma. No entanto, estas estruturas não são geralmente fixas e permanentes. No laboratório, os modelos moleculares têm sido frequentemente utilizados para definir estruturas específicas, mas normalmente só funcionam com determinadas moléculas. O novo método adopta uma abordagem diferente: a máquina molecular artificial pode forçar uma grande variedade de moléculas a formar estruturas tridimensionais definidas com precisão. Acionado pela luz, o motor rotativo gera uma torção definida mecanicamente em cada passo, que é depois fixada quimicamente. O movimento é direcional e programável. "O nosso método é a primeira abordagem sem modelos que permite um controlo mecânico tão preciso e é também facilmente generalizável", afirma Michael Kathan.
Novas possibilidades para a conceção de materiais inovadores
Os catenanos sintetizados em laboratório utilizando o novo método são considerados os blocos de construção fundamentais para estruturas mecanicamente entrelaçadas, tais como cadeias moleculares, tecidos ou redes. O estudo mostra, pela primeira vez, que tais estruturas podem, em princípio, ser produzidas a partir de moléculas muito diferentes, fornecendo assim uma abordagem concetual fundamental e generalizável: arquitecturas complexas e mecanicamente definidas são tecnicamente viáveis a nível molecular. Isto alarga o âmbito da síntese química e abre a porta à conceção de materiais inteiros a partir de moléculas mecanicamente entrelaçadas. Estes materiais teriam propriedades únicas: elevada flexibilidade combinada com uma robustez excecional devido à sua arquitetura molecular.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
