Cientistas fizeram uma descoberta que abre caminho para a criação de uma nova tabela periódica de "super-átomos", agrupamentos de elementos capazes de criar compostos únicos, com propriedades nunca vistas antes. A pesquisa foi publicada no último exemplar da revista Science.
Trabalhando conjuntamente, os cientistas Shiv N. Khanna, da Universidade Virginia Commonwealth e Welford Castleman Jr., da Universidade Penn State, ambas nos Estados Unidos, descobriram aglomerados de átomos de alumínio que possuem propriedades químicas semelhantes às de átomos individuais de elementos metálicos e não metálicos quando reagem com iodo.
A descoberta poderá ter aplicações práticas no campo da medicina, da produção de alimentos e até da fotografia.
"Dependendo do número de átomos de alumínio no aglomerado, nós demonstramos a existência de super-átomos que apresentam as propriedades de metais alcalinos-terrosos ou halogênicos," afirma Castleman. "Esse resultado sugere o incrível potencial da química na síntese em nanoescala."
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| Aglomerado de alumínio - O fato de que aglomerados de átomos se comportem como átomos individuais demonstra a possibilidade de se criar uma nova tabela periódica formada não por átomos, mas por esses "elementos aglomerados", criando uma nova fronteira dentro da própria Química. [Imagem: D.E. Bergeron et al.] |
Super-átomos de alumínio
Os pesquisadores examinaram as propriedades químicas, estrutura eletrônica e geometria dos aglomerados de alumínio tanto teoricamente quanto experimentalmente, formando compostos químicos com átomos de iodo.
Eles descobriram que um aglomerado de 13 átomos de alumínio (Al13) se comporta como um átomo individual de iodo, enquanto um aglomerado de 14 átomos de alumínio (Al14) se comporta como um átomo de um elemento alcalino- terroso.
"No futuro, nós poderemos aplicar esta química, a partir de nosso conhecimento prévio, para criar novos materiais para aplicações como geração de energia e até mesmo em dispositivos médicos," afirmou o Dr. Khanna.
Tabela periódica de elementos aglomerados
O fato de que aglomerados de átomos se comportem como átomos individuais demonstra a possibilidade de se criar uma nova tabela periódica formada não por átomos, mas por esses "elementos aglomerados", criando uma nova fronteira dentro da própria Química.
Os pesquisadores fizeram experiências de reatividade dos elementos aglomerados que indicam que os super-átomos de alumínio são por natureza altamente estáveis.
A teoria apresentada por eles revela que a melhor estabilidade desses super-átomos deve-se ao balanceamento em seus estados atômicos e eletrônicos. Enquanto os aglomerados lembram átomos de outros elementos, sua reatividade química é única, criando compostos estáveis com ligações que não são idênticas àquelas apresentadas pelos átomos simples.
Química adaptativa
Utilizar aglomerados estáveis é um caminho possível para uma química adaptativa que introduz esse novo tipo de compostos em materiais em nanoescala, que podem ser ajustados para criar as propriedades desejadas.
"A flexibilidade de um aglomerado Al-13 para agir como um átomo individual de iodo mostra que super-átomos podem ter utilidade sintética, adicionando uma ‘terceira dimensão’ inexplorada à tabela periódica tradicional," afirma Khanna.
"Aplicações utilizando aglomerados Al-13 ao invés de iodo em polímeros poderão permitir o desenvolvimento de materiais com propriedades condutoras melhoradas. A montagem de unidades Al13 poderá criar materiais de alumínio que não oxidam, e poderá ajudar a resolver um grande problema em combustíveis que queimam partículas de alumínio," conclui o pesquisador.
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