O Prêmio Nobel de Química de 2025 foi celebrado na Suécia no último dia 9 de outubro
Richard Robson, Susumu Kitagawa e Omar Yaghi foram premiados com 11 milhões de coroas suecas por suas novas descobertas no campo dos estruturas metalorgânicas (MOFs).
Os MOFs (metal-organic frameworks) são enormes construções moleculares que conectam íons metálicos a moléculas orgânicas. O resultado é uma estrutura tridimensional cheia de espaços vazios. Elas são semelhantes ao diamante em estrutura, mas, ao contrário do diamante, que é sólido e denso, os MOFs são como esponjas, capazes de absorver e armazenar diferentes substâncias, como gases.
Tudo começou em 1989, quando Richard Robson, por meio de um experimento, construiu a primeira estrutura metalorgânica com capacidade de armazenar gases. Por trás dessa ideia estava um pensamento simples: as moléculas podem se unir naturalmente devido às suas propriedades químicas.
Em seu experimento, ele utilizou:
- Íons de cobre (Cu+), que possuem carga positiva
- E um composto com quatro grupos nitrila (-CN), cada um com uma leve carga negativa.
Como ele previu, essas moléculas se atraíram naturalmente, criando a primeira estrutura 3D com espaço interno. Embora tenha feito uma grande descoberta, a estrutura era instável e podia se quebrar facilmente.
Kitagawa aceitou o desafio de melhorar a estrutura.
Para isso, ele utilizou:
- Metais mais fortes, como Ni, Zn e Co.
- E grupos de ligação melhores do que a nitrila, como a 4,4’-bipiridina.
Com essa combinação, ele alcançou ligações mais fortes e uma estrutura 3D mais estável.
Yaghi continuou o trabalho deles e, em 1999, criou um novo material: MOF-5.
MOF-5 provou ser uma estrutura incrivelmente estável, com uma enorme área de superfície interna. Apenas alguns gramas podiam preencher um espaço equivalente ao de um campo de futebol. Isso foi revolucionário, pois significava que grandes quantidades de gás podiam ser absorvidas, muito mais do que pelas zeólitas, que até então eram os materiais padrão para armazenamento de gases.
Ele personalizou e criou 16 variações do MOF-5, demonstrando que os MOFs podem ser projetados com um propósito específico, em vez de montados aleatoriamente.
Atualmente, os MOFs são um importante tema de pesquisa. Alguns exemplos nessa área incluem:
- A combinação de líquido iônico (IL)/MOF, que demonstrou melhor desempenho no armazenamento de gases do que os MOFs puros.
Como as emissões de dióxido de carbono (CO2) têm um impacto negativo significativo nas mudanças climáticas, os cientistas estão trabalhando ativamente para encontrar maneiras de capturar o excesso de carbono liberado na atmosfera, principalmente proveniente de atividades industriais.
Simulações moleculares de MOFs incorporados com outras substâncias funcionais, como os ILs, mostraram uma melhoria na adsorção de CO2.
Os ILs oferecem a vantagem de serem seletivos na atração de moléculas específicas. Por exemplo, o [BMIM][SCN], um líquido iônico combinado com um MOF à base de zinco, IRMOF-1, mostrou ser o mais eficaz na captura de CO2.
- Com o aumento do uso de veículos elétricos, são necessárias baterias de grande capacidade. Por esse motivo, os cientistas estão estudando a implementação da combinação polímero/MOF em aplicações reais.
Essa hibridização mostrou melhorias no desempenho e na capacidade energética de baterias e supercapacitores. Embora os MOFs tenham um espaço interno excepcional, são intrinsecamente maus condutores elétricos. Ao combiná-los com polímeros condutores, os pesquisadores encontraram um transporte iônico e uma estabilidade mais eficientes.
Entre as combinações mais promissoras estão PEO/UiO-66 e PVDF-HFP/ZIF-8, que mostraram grande potencial em estudos recentes.
Na CymitQuimica, oferecemos diversas famílias de produtos relacionados às pesquisas reconhecidas pelo Prêmio Nobel de Química de 2025, como líquidos iônicos, polímeros e estruturas metalorgânicas (MOFs), todos disponíveis para pesquisa e desenvolvimento científico.
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