Cientistas da Universidade de Nagoya, no Japão, conseguiram criar nanocarbonos quirais por meio de um processo químico que modifica a parte interna de moléculas. Essa inovação pode potencialmente transformar a forma como materiais avançados são sintetizados.

Um avanço na química dos nanocarbonos

Os nanocarbonos são estruturas moleculares de carbono que servem como blocos de construção para materiais de próxima geração. Tradicionalmente, a construção desses nanocarbonos envolvia a fusão de pequenas moléculas de carbono em suas bordas. No entanto, a modificação do interior de uma molécula sempre foi considerada um desafio, uma vez que as ligações internas se encontram em estruturas planas rígidas que resistem a alterações.

O novo método, conhecido como edição esquelética, permitiu que a equipe de pesquisa cortasse e reformasse ligações dentro de moléculas de carbono, como pequenas porções de grafeno. Isso possibilitou a criação de novos nanocarbonos quirais em diversas formas, incluindo moléculas com anéis de 10 carbonos e estruturas em dupla hélice. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.

Propriedades surpreendentes dos novos nanocarbonos

Os novos nanocarbonos apresentam características notáveis. Todos eles emitem luz que se espirala ao se propagar. Além disso, duas dessas moléculas são capazes de armazenar múltiplas cargas elétricas sem se romper, enquanto uma delas mantém sua forma quiral mesmo a 280°C. Outra se organiza em um cristal poroso que pode aprisionar e liberar dióxido de carbono, uma propriedade que pode ser útil em materiais de armazenamento de gases.

Segundo Norihito Fukui, professor associado da Escola de Engenharia da Universidade de Nagoya e autor sênior do estudo, a edição esquelética havia sido utilizada principalmente na fabricação de produtos farmacêuticos. Esta é a primeira vez que a técnica é aplicada na síntese de nanocarbonos, superando desafios que persistiam na área, como a construção de anéis de 10 carbonos em nanocarbonos quirais complexos.

Desafios superados na construção de estruturas complexas

A maioria dos nanocarbonos é formada por estruturas planas que consistem em anéis de seis lados, como pequenos pedaços de grafeno. Embora químicos tenham encontrado maneiras de incluir anéis de sete e oito lados, a construção de anéis de 10 lados e arranjos não planas de anéis de seis lados era considerada extremamente difícil. O novo método de edição esquelética não apenas possibilitou a criação dessas estruturas, mas também demonstrou que tanto formas canhotas quanto destras de nanocarbonos complexos podem ser produzidas, uma conquista que só havia sido realizada duas vezes anteriormente.

Com essas descobertas, os pesquisadores esperam inspirar outros cientistas a explorar novas possibilidades de construção molecular. "Acreditamos que essa abordagem pode levar a novas inovações na criação de materiais para armazenamento de gás, eletrônicos de ultra-baixo consumo e criptografia de próxima geração", concluiu Fukui.