Químicos criam ímã molecular em formato de cubo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/04/2022

Um cubo estável pode ser o projeto ideal para várias aplicações potenciais desses ímãs de molécula única.
[Imagem: Chem/Divulgação]

Ímã molecular

Químicos sintetizaram um ímã molecular muito peculiar: Um cubo magnético com apenas oito átomos.

Uma molécula magnética pode ser a chave para várias tecnologias futuras, envolvendo o armazenamento de dados, a computação quântica, a spintrônica e muito mais, além de permitir o estudo de fenômenos quânticos, como a decoerência, que faz os computadores quânticos perderem os dados.

E um cubo estável pode ser o projeto ideal para várias dessas aplicações.

Uma parte significativa do feito residiu na coragem que Peng Zhang e seus colegas da Universidade do Estado de Michigan, nos EUA, tiveram ao escolher os ingredientes iniciais para criar sua molécula.

"Se você tivesse me perguntado quando eu comecei: 'Você vai fazer química de bismuto?' Eu provavelmente teria dito: 'Não. Por que eu faria isso?' A química do bismuto é geralmente vista como maçante. Mas acontece que o bismuto combina com outros elementos de maneiras surpreendentemente ricas," justificou a professora Selvan Demir, orientadora de Zhang.

O outro ingrediente para montar o magneto de molécula única foi encontrado entre os elementos conhecidos como lantanídeos, que ocupam uma linha especial na parte inferior da Tabela Periódica - o térbio e o disprósio também funcionaram bem.

O magneto de molécula única é feito de bismuto, térbio e disprósio.
[Imagem: Peng Zhang et al. - 10.1016/j.chempr.2021.11.007]

Ímã molecular em formato de cubo

Escolhidos os ingredientes, coube à equipe desenvolver a receita, os passos necessários para finalmente sintetizar uma molécula com características magnéticas permanentes - é o mesmo magnetismo encontrado em um ímã de barra ou nos discos rígidos, mas em uma escala muito menor.

"O resultado foi inicialmente inesperado, mas depois de descobri-lo, otimizamos a síntese para direcionar o composto para análise. Provavelmente tivemos que executar 100 reações para encontrar as melhores condições para fazê-lo," contou Demir.

A molécula em si, no entanto, parece simples frente à complexidade do processo necessário para produzi-la. As partes superior e inferior da molécula são cobertas com anéis de átomos de carbono e hidrogênio. Cada anel está ligado a um lantanídeo que forma um cubo com os átomos de bismuto.

"Os metais lantanídeos estão sentados em um trono que se parece com a estrutura de 'cadeira' do ciclohexano, um padrão decorativo estrutural especialmente familiar em química orgânica", disse Demir. "Ele é muito estável."

Essa estabilidade é bem-vinda porque a natureza geralmente não gosta de fazer cubos.

"Somos os primeiros em todo o mundo a fazer isso," disse Demir. "Não é todo dia que você encontra um novo caminho para alguma coisa. Mas é o desafio de trabalhar nesse tipo de área desconhecida e de alto risco que nos faz voltar ao laboratório todos os dias."

O primeiro ímã de uma única molécula foi descoberto há cerca de 30 anos e, desde então, os pesquisadores vêm procurando novas variedades, com diferentes atributos físicos e químicos, na tentativa de encontrar os mais adequados para as inúmeras aplicações potenciais dos magnetos moleculares.

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