Revolução na química

Técnica inédita criada por pesquisadores norte-americanos utiliza força mecânica para alterar o curso das reações químicas. Aplicação potencial inclui desenvolvimento de materiais que se auto-reparam rapidamente. Artigo foi publicado na revista Nature

Agência FAPESP – Pesquisadores da Universidade de Illinois, em Urbana-Champaign (Estados Unidos), descobriram uma nova maneira de manipular a matéria e levar as reações químicas para uma direção desejada. A nova técnica utiliza a força mecânica para alterar o curso das reações químicas e conseguir produtos cuja obtenção não seria possível em condições convencionais.

As aplicações potenciais incluem materiais que se auto-reparam rapidamente, ou indicam claramente quando sofreram dano. "É fundamentalmente uma nova maneira de fazer química", disse Jeffrey Moore, do departamento de química do centro de pesquisas William e Janet Lycan e autor do artigo que descreve a nova técnica na edição desta quinta-feira (22/03) da revista Nature.

"Ao explorar a energia mecânica, podemos entrar nas moléculas e inserir vínculos específicos para levar a reações desejadas", disse Moore, que também é pesquisador do laboratório Frederick Seitz Materials no Instituto Beckman para Ciência Avançada e Tecnologia.

A natureza direcional específica da força mecânica torna essa abordagem para o controle de reações fundamentalmente diferente das habituais restrições químicas e físicas. Para demonstrar a técnica, Moore e sua equipe colocaram uma molécula mecanicamente ativa – chamada mecanóforo – no centro de uma longa cadeia polimérica. A cadeia de polímeros foi então esticada em direções opostas por um campo vetorial criado pelo colapso de cavidades produzidas por ultra-som, sujeitando o mecanóforo a uma distensão mecânica.

"Criamos uma situação onde uma reação química poderia enveredar por um caminho ou outro", disse Moore. "Aplicando força ao mecanóforo, pudemos influenciar para qual destes dois caminhos a reação seguiria", disse.

Uma aplicação potencial da técnica é criar um gatilho para soltar a energia mecânica acumulada em polímeros distendidos dentro de caminhos químicos como uma reação de auto-reparação.

No conceito original de auto-reparação, microcápsulas de um agente reparador são rompidas quando um dano ocorre no material. Uma ação capilar então transporta o agente auto-reparador para a rachadura, onde se mistura com um catalisador químico e a polimerização acontece.

Com o novo gatilho mecânico, no entanto, a energia mecânica iniciaria a polimerização diretamente, queimando várias etapas. A ligação cruzada de cadeias vizinhas evitaria a propagação de uma rachadura e danos adicionais.

"Demonstramos que é possível usar a força mecânica para dirigir as reações químicas ao longo de caminhos que são inatingíveis por meios convencionais. Estamos pesquisando agora o desenvolvimento de mecanóforos adicionais nos quais a reatividade química será ativada por força externa", disse o cientista.

O artigo Biasing reaction pathways with mechanical force, Jeffrey Moore e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.