Pesquisar na Comunidade

Tabela Periódica para moléculas é quadridimensional Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/09/2019 Foto 1 Além de serem quadridimensionais, são várias tabelas periódicas para diferentes tipos de moléculas. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Tabela Periódica para moléculas O ano em que a Tabela Periódica completou 150 anos marcou também o advento de uma Tabela Periódica para altas pressões, seguindo-se a uma Tabela Periódica Monoatômica, que está servindo como guia para sintetizar materiais bidimensionais. E já há novidades na área: uma equipe do Instituto de Tecnologia de Tóquio acaba de desenvolver tabelas semelhantes à tradicional Tabela Periódica dos elementos, mas que listam moléculas em vez de átomos. Esta abordagem promete facilitar muito o trabalho de prever novas substâncias estáveis e criar novos materiais úteis. Embora alguns pesquisadores já tivessem pensado nessa possibilidade antes, e até proposto regras periódicas para prever a existência de certas moléculas, essas previsões se mostraram válidas apenas para grupos de átomos com simetria quase esférica, devido às limitações das próprias teorias. No entanto, existem muitos grupos de átomos com outras formas e outros tipos de simetrias que devem ser considerados em aplicações do mundo real. Modelos orbitais adaptados à simetria Foto 2 A chave para a elaboração das tabelas periódicas para moléculas consiste em levar em conta as simetrias das moléculas. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Takamasa Tsukamoto e seus colegas propuseram agora uma nova abordagem, que se mostrou capaz de viabilizar a construção de tabelas periódicas para moléculas com múltiplos tipos de simetrias. A nova estrutura é baseada em uma observação sobre o comportamento dos elétrons de valência dos átomos que formam aglomerados moleculares. Os elétrons de valência podem ser considerados elétrons "livres" em átomos com um orbital mais externo e, portanto, podem interagir com os elétrons de outros átomos para formar compostos. Quando múltiplos átomos formam um aglomerado com uma forma simétrica, seus elétrons de valência tendem a ocupar orbitais moleculares específicos, chamados de "orbitais superatômicos", nos quais eles se comportam quase exatamente como se fossem os elétrons de um átomo enorme. Levando esse fato em consideração, e analisando os efeitos das simetrias estruturais para cada aglomerado, os pesquisadores propuseram o que eles chamam de "modelos orbitais adaptados à simetria", ou SAO na sigla em inglês (Symmetry-Adapted Orbital). Esses modelos se mostraram de acordo com várias moléculas conhecidas e com o estado da arte em termos de cálculos da mecânica quântica. As novas tabelas periódicas, que podem ser criadas para cada tipo de simetria, são na verdade quadridimensionais, porque as moléculas são organizadas de acordo com quatro parâmetros: grupos e períodos (com base em seus elétrons de valência, de forma similar à Tabela Periódica normal), espécies (com base nos elementos constituintes) e famílias (com base no número de átomos). Foto 3 Os nanomateriais - aqui ilustrados apenas na simetria tetraédrica - estão entre os principais alvos da busca por novos materiais promissores. [Imagem: Tsukamoto et al. - 10.1038/s41467-019-11649-0] Síntese de novos materiais As tabelas periódicas para moléculas representam o guia que faltava para o campo dos novos materiais, sempre envolvido com o projeto e a síntese de materiais com propriedades inovadoras. O caminho a seguir consiste em expandir ainda mais essas tabelas para abranger grupos moleculares com outras formas e simetrias, e usá-las para prever moléculas estáveis que possam então ser sintetizadas. "As modernas técnicas de síntese nos permitem produzir muitos materiais inovadores baseados no modelo SAO, como materiais magnéticos leves. Entre as infinitas combinações de elementos constituintes, a tabela periódica proposta será uma contribuição significativa para a descoberta de novos materiais funcionais," disse o professor Yamamoto. Bibliografia: Artigo: Periodicity of molecular clusters based on symmetry-adapted orbital model Autores: Takamasa Tsukamoto, Naoki Haruta, Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume, Kimihisa Yamamoto Revista: Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-019-11649-0 Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=tabela-periodica-para-moleculas&id=010160190923#.Xb-FcZJKhpg

Finalmente um compósito que preserva as propriedades dos nanotubos Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/12/2017 Finalmente um compósito que mantém propriedades dos nanotubos Depois de infiltrar-se pela cerâmica, os nanotubos formam estruturas parecidas com as usadas em edifícios de bambu. [Imagem: Fabian Schütt et al. - 10.1038/s41467-017-01324-7] Compósitos de nanotubos Extremamente leves, condutores excepcionais e mais estáveis do que o aço: devido às suas propriedades únicas, os nanotubos de carbono têm sido apontados como o material ideal para inúmeras aplicações, desde baterias ultraleves e plásticos de alto desempenho, até implantes médicos. Até hoje, no entanto, tem sido difícil transferir essas características extraordinárias observadas em nanoescala para uma aplicação industrial. O grande problema é que os nanotubos de carbono não combinam bem com outros materiais ou, quando combinam, então suas propriedades decaem drasticamente. Agora, uma equipe da Alemanha e da Itália desenvolveu um método alternativo no qual os minúsculos tubos podem ser combinados com um material de suporte de modo a formar uma rede 3D estável que permite que eles retenham suas propriedades características. O método é baseado em um processo simples de infiltração química a úmido. Os nanotubos são misturados com água e gotejados em um material cerâmico extremamente poroso feito de óxido de zinco, que absorve o líquido como uma esponja. Os nanotubos nas gotas se prendem ao suporte de cerâmica e formam automaticamente uma camada estável, semelhante a um feltro. O suporte de cerâmica fica então revestido internamente com nanotubos, por assim dizer. Como edifícios de bambu Os efeitos foram fascinantes, tanto para o suporte de cerâmica quanto para o revestimento de nanotubos. Por um lado, a estabilidade do suporte de cerâmica aumenta tão drasticamente que ele passa a suportar uma carga equivalente a 100.000 vezes o seu próprio peso. "Com o revestimento de nanotubos, o material cerâmico pode sustentar cerca de 7,5 kg e, sem eles, apenas 50 g - é como se o tivéssemos montado com uma jaqueta justa feita de nanotubos de carbono, que oferece suporte mecânico. A pressão sobre o material é absorvida pela resistência à tração do feltro de nanotubos. As forças de compressão são transformadas em forças de tração," resumiu o pesquisador Fabian Schütt, da Universidade de Kiel. O princípio é comparável ao que opera nos edifícios de bambu, muito comuns na Ásia. As hastes de bambu ficam ligadas tão fortemente com uma simples corda que o material leve pode formar andaimes extremamente estáveis e até edifícios inteiros. "Fizemos o mesmo em nanoescala com as malhas de nanotubos, que se envolvem em torno do material cerâmico - apenas muito, muito menores," completou Helge Krüger, membro da equipe. Além da resistência, a técnica permite fabricar inúmeros tipos de materiais eletricamente condutores. Finalmente um compósito que preserva as propriedades dos nanotubos Detalhe do "feltro" de nanotubos que se infiltra pela parede da cerâmica de sustentação. [Imagem: Fabian Schütt et al. - 10.1038/s41467-017-01324-7] Aplicações As aplicações para o novo material vão de eletrodos para baterias e tecnologia de filtragem, até como material de enchimento para plásticos condutores, implantes para medicina regenerativa, sensores e componentes eletrônicos em nanoescala. A boa condutividade elétrica e a resistência do material a rasgos também é interessante para aplicações eletrônicas flexíveis, em roupas funcionais ou no campo da tecnologia médica, por exemplo. "É concebível criar um plástico que, por exemplo, estimule células do osso ou do coração a crescerem. Devido à sua simplicidade, o processo também poderá ser transferido para estruturas de rede feitas de outros nanomateriais - o que ampliará a gama de possíveis aplicações," disse o professor Rainer Adelung. Bibliografia: Hierarchical self-entangled carbon nanotube tube networks Fabian Schütt, Stefano Signetti, Helge Krüger, Sarah Röder, Daria Smazna, Sören Kaps, Stanislav N. Gorb, Yogendra Kumar Mishra, Nicola M. Pugno, Rainer Adelung Nature Communications Vol.: 8, Article number: 1215 DOI: 10.1038/s41467-017-01324-7 Fonte: Inovação Tecnológica http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=finalmente-composito-mantem-propriedades-nanotubos&id=010160171222#.WqkrNGrwZpg