Sondas magnéticas leem a química dentro dos poros dos COF

No interior de um cristal poroso cujos poros têm apenas alguns nanómetros de largura, nenhum instrumento ótico consegue ver o que se passa. Na Universidade Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), os doutorandos Simona Bassoli e Sebastian Michler encontraram outra forma de observar: acrescentam sondas magnéticas minúsculas aos poros e leem a forma como essas sondas reagem. O trabalho foi publicado na revista Small e encontra-se ainda na fase de laboratório.

Os materiais em causa são as estruturas orgânicas covalentes, ou COF: compostos porosos e cristalinos cujos poros regulares os tornam úteis para filtrar poluentes da água ou para atuar como catalisadores em reações químicas. Antes de qualquer utilização, o ambiente químico no interior dos poros tem de ser finamente ajustado, o que exige medi-lo com precisão. O método padrão mede quantas moléculas de azoto ficam adsorvidas nos poros a cerca de -196 °C. A essa temperatura, todo o movimento molecular congela. O resultado é um instantâneo que não diz nada sobre as interações químicas.

A equipa de Halle substitui o azoto por um tipo especial de sonda magnética que se dissolve em água à temperatura ambiente. Estimuladas por micro-ondas dentro de um campo magnético forte, as sondas devolvem um sinal de resposta, lido através de uma técnica chamada espectroscopia de ressonância paramagnética eletrónica (EPR). O princípio é simples: quando uma sonda toca na parede de um poro, o seu sinal muda. Esse sinal indica quantas sondas ficam presas no interior dos poros, qual a sua concentração, o tipo de ligação que as prende à parede e se as cadeias moleculares que revestem os poros atraem a água (hidrófilas) ou a repelem (hidrófobas).

Para verificar se o método deteta realmente diferenças químicas, a equipa criou duas variantes de COF com poros contrastantes: uma com cadeias que atraem a água e outra com cadeias que a repelem. O método complementa as técnicas analíticas já estabelecidas, pois fornece informação diferente sobre o mesmo material. Ainda não foram publicados dados de precisão.

Para os laboratórios que desenham materiais porosos, o ganho é poder verificar o que um poro faz efetivamente antes de o usar na filtração ou na catálise. A equipa não avançou qualquer calendário. Os próximos passos são determinar se as sondas podem revelar outras propriedades dos materiais e se a abordagem funciona com outros materiais porosos. Enquanto essas questões não forem respondidas, o método continua a ser uma ferramenta de investigação.