Material "inventado" pelo homem é encontrado na natureza

Redação do Site Inovação Tecnológica -  09/08/2016

Esta é uma amostra de zhemchuzhnikovita já sintetizada em laboratório, que ajudou a confirmar sua natureza MOF. [Imagem: Igor Huskic (McGill University)]

A natureza fez primeiro

Entre os chamados novos materiais, um dos mais quentes - mais promissores e mais pesquisados - é uma classe de sólidos porosos conhecidos comoestruturas metal-orgânicas, ou MOFs (metal-organic frameworks).

Esses materiais artificiais foram sintetizados em laboratório na década de 1990. Hoje, pesquisadores de todo o mundo estão explorando seu uso como esponjas moleculares para aplicações como armazenamento de hidrogênio, sequestro de carbono e novas formas de geração de energia fotovoltaica.

Agora, uma descoberta surpreendente, feita por mineralogistas do Canadá e da Rússia, revelou que os MOFs não são exatamente uma novidade trazida à existência pela mão do homem: eles existem na natureza, na forma de minerais encontrados em uma mina de carvão da Sibéria.

"A descoberta muda completamente a visão normal destes materiais altamente populares como sólidos unicamente artificiais e 'projetados'," afirmou o professor Tomislav Friscic, da Universidade McGill, no Canadá.

"Isso levanta a possibilidade de que possa haver outros minerais MOF mais abundantes por aí," acrescentou.

Natureza recriada

Os minerais naturalmente ultraporosos são a estepanovita e a zhemchuzhnikovita. Eles foram encontrados pela primeira vez na Rússia entre os anos 1940 e 1960, mas sua estrutura não era bem conhecida, tendo sido publicada apenas em uma revista científica russa de pouca circulação.

Tudo começou a mudar quando Igor Huskic decidiu pegar a descrição disponível e recriar os minerais em laboratório. O resultado foi uma estrutura metal-orgânica exatamente como tantas outras sintetizadas ao longo dos últimos anos.

Mas a MOF natural só foi oficialmente reconhecida depois que a equipe conseguiu amostras originais dos dois minerais raros, encontrados no século passado na mina de carvão siberiana. Com isto foi possível refazer os estudos e publicar as estruturas cristalinas dos minerais com precisão.

Estrutura cristalina da zhemchuzhnikovita natural, encontrada em uma mina de carvão. [Imagem: Luzia Germann (MPI Stuttgart)/Igor Huskic (McGill University)]

Ultraporosos

A estepanovita e a zhemchuzhnikovita têm a elaborada estrutura em forma de favo de mel dos MOFs, caracterizada por uma porosidade extrema em nível molecular, o que dá ao material uma área superficial imbatível.

Contudo, os dois minerais não pertencem à classe das "melhores" variedades de MOFs atualmente sendo pesquisadas, aquelas que estão sendo desenvolvidas para uso em armazenamento de hidrogênio e sequestro de carbono.

Com isto, a equipe está agora ampliando suas pesquisas para determinar se outros minerais mais abundantes têm estruturas porosas que poderiam torná-los adequados para esses usos mais nobres.

"Se os cientistas tivessem sido capazes de determinar estas estruturas na década de 1960, o desenvolvimento dos materiais MOF poderia ter sido acelerado em 30 anos," disse Friscic.

Bibliografia:

Minerals with metal-organic framework structures
Igor Huskic, Igor V. Pekov, Sergey V. Krivovichev, Tomislav Friscic
Science Advances
Vol.: 2, no. 8, e1600621
DOI: 10.1126/sciadv.1600621