Filme de estrutura metal-orgânica melhora o controle de separação de isômeros

Os pesquisadores desenvolveram um método para melhorar a separação de isômeros químicos, controlando a difusão molecular. Utilizando um filme fino de estrutura metal-orgânica, eles aplicaram interações químicas dinâmicas para ajustar a dinâmica dos poros e reverter as preferências de difusão dos isômeros. O trabalho deles é publicado em Comunicações da Natureza.

As tecnologias de separação química (gás, hidrocarbonetos, isótopos, isómeros) são essenciais para a nossa vida quotidiana. Existem esforços globais contínuos para simplificar os processos de separação e purificação utilizando técnicas de engenharia química e novos materiais.

Os materiais porosos, funcionando como membranas, podem conseguir estas separações com um consumo mínimo de energia e uma pegada de carbono reduzida, tornando o processo tanto económica como ambientalmente sustentável.

No entanto, melhorar a eficiência continua a ser um desafio. Conseguir isso requer uma compreensão e controle mais profundos das interações moleculares e dos processos de difusão (movimento de moléculas nos poros).

Uma equipe de pesquisa do Instituto Tata de Pesquisa Basic, em Hyderabad, liderada por Ritesh Haldar, elaborou uma estratégia para aumentar o controle sobre o processo de difusão química.

Isômeros são moléculas que possuem a mesma composição química mas têm geometrias distintas e, como consequência, propriedades químicas diferentes.

A separação de isômeros químicos requer um controle preciso sobre tamanho dos poros e funcionalidades químicas. As pequenas dimensões das moléculas requerem poros com dimensões de 10^-10 m. Como os isômeros diferem ligeiramente em tamanho, às vezes na ordem de alguns angstrom, criar uma peneira molecular que possa separar efetivamente os isômeros com base no tamanho é um desafio.

Para realizar um experimento de difusão controlada, os pesquisadores usaram um materials ordenado nanoporoso conhecido como estrutura metal-orgânica.

Usando uma combinação de experimento e simulação molecular, os pesquisadores poderiam criar uma nova estratégia química, a interação química dinâmica, que pode ajustar a difusão de isômeros químicos.

Nesta metodologia, a natureza química e a dinâmica dos poros estreitos funcionam em conjunto. Eles poderiam mostrar que através da implementação desta estratégia a preferência do isômero difusão pode até ser revertido.

Os grupos de pesquisa de Jagannath Mondal e Soumya Ghosh no TIFR Hyderabad previram como as interações químicas e a dinâmica dos poros influenciariam o movimento molecular.

Com base nas suas descobertas, a equipe de Ritesh Haldar criou um materials poroso excellent para demonstrar esta interação dinâmica única. Usando seu novo método, eles separaram com sucesso halogênio alifático isômeros e até mostrou que as preferências de separação poderiam ser revertidas quando necessário.