Os químicos de Würzburg criaram pela primeira vez um defeito no grafeno que permite a passagem de íons. Como relatam na 'Nature', isto poderá levar a novas aplicações na filtragem de água ou na tecnologia de sensores.
O grafeno é um material extremamente fino, flexível e resistente feito de carbono puro. Forma camadas que consistem virtualmente em uma única camada de átomos de carbono. Para tornar o grafeno tão espesso quanto um fio de cabelo humano, milhares dessas camadas teriam que ser empilhadas umas sobre as outras.
Muitos pesquisadores estão trabalhando intensamente com o grafeno. Há uma boa razão para isso, já que as propriedades especiais do material prometem novas aplicações, por exemplo, na eletrônica ou na tecnologia energética.
Tornando o grafeno permeável a outras moléculas
É particularmente interessante para os cientistas poder controlar a permeabilidade do grafeno a diferentes substâncias: “Os chamados defeitos podem ser criados na rede de carbono do grafeno. Estes podem ser considerados pequenos buracos que tornam a rede permeável aos gases”, diz o professor de química Frank Würthner da Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, na Baviera, Alemanha.
A permeabilidade a outras substâncias, como íons como flúor, cloreto ou brometo, ainda não foi observada. “No entanto, isto seria de interesse científico fundamental para aplicações como a dessalinização de água, a detecção ou purificação de misturas de substâncias”, explica o professor de Würzburg.
Defeito permite a passagem de íons: publicação na natureza
Pela primeira vez, uma equipe liderada por Frank Würthner criou um sistema modelo com um defeito que permite a passagem dos halogenetos fluoreto, cloreto e brometo, mas não do iodeto. Isto foi conseguido em uma camada dupla estável composta por dois nanógrafos que envolvem uma cavidade. Os íons haleto penetrados ficam presos nesta cavidade para que o tempo necessário para a entrada possa ser medido.
O cloreto é um componente do sal comum, é encontrado na água do mar e desempenha um papel importante nos processos vitais de todos os organismos. 'A prova de uma alta permeabilidade ao cloreto pelo nanografeno de camada única e uma ligação seletiva de haletos em um nanografeno de camada dupla aproxima algumas aplicações', diz o Dr. Kazutaka Shoyama, que iniciou e liderou. Essas aplicações incluem membranas de filtração de água, receptores artificiais e canais de cloreto.
Pilhas maiores de nanógrafos são o próximo objetivo
Na próxima etapa, os químicos de Würzburg querem construir pilhas maiores de seus nanógrafos. Eles querem usá-los para investigar o fluxo de íons – e, portanto, um processo que também ocorre de forma semelhante em canais iônicos biológicos.
Esta pesquisa foi realizada no Instituto de Química Orgânica e no Centro de Química de Nanossistemas da JMU.
Publicação
O nanografeno de bicamada revela a permeação de haleto através de um buraco de benzeno. MA Niyas, Kazutaka Shoyama, Matthias Grüne e Frank Würthner, Nature, 15 de janeiro de 2025, DOI: 10.1038/s41586-024-08299-8,
