Molecular Nanomaterials
O avanço da área
de nanotecnologia molecular está intrinsicamente relacionado com o
desenvolvimento de métodos de obtenção de materiais atômica
e molecularmente organizados. Estes devem apresentar novas propriedades ou
propriedades intensificadas que os tornem úteis para a preparação
de dispositivos moleculares. Devem apresentar propriedades como self-assembly,
auto-replicação e auto-reparação; transporte,
armazenamento e processamento de informações, ou propriedades
catalíticas e eletrocatalíticas para reações estéreo
e regio-específicas, em condições brandas. Assim, espera-se
poder desenvolver novos sensores químicos com sensibilidade e especificidade,
melhorar a eficiência das fontes atuais e desenvolver fontes alternativas
de energia, produzir novos fármacos, etc, utilizando os nanomateriais
moleculares.
O Laboratório de Nanotecnologia
Química do Instituto de Química USP está utilizando
complexos multiponte e complexos terminais para montar espécies molecularmente
organizadas utilizando a química de coordenação. A coordenação
dos grupos terminais não introduz apenas sítios eletroquimica
e fotoquimicamente ativos nas supermoléculas. Concomitantemente elas
se constituem em novos sítios que podem alterar o modo de interação
das mesmas com outras moléculas ou substratos. A presença de
grupos eletricamente carregados distribuídos ao redor do anel porfirínico
faz com que estes possam ser utilizados para a montagem de nanomateriais
moleculares. Assim, foi demonstrado que as M(TPyP) coordenadas a quatro complexos
de rutênio podem ser utilizados para a preparação de
filmes estáveis na presença de M(TPPS). Tais filmes podem ser
preparados camada por camada pelo método de montagem eletrostática,
sendo constituídos de pilhas que alternam a espécie tetracatiônica
e tetraaniônica. Estes tendem a se dispor face a face de modo a maximizar
as interações hidrofóbicas e eletrostáticas.
Esses nanomateriais moleculares apresentam excelente condutividade elétrica
e um comportamento I vs E análogo ao de um diodo na presença
de K4[Fe(CN)6].
Materiais molecularmente organizados também
estão sendo obtidos utilizando a estratégia de self-assembly
coordenativa com derivados de pentacianoferratos. Filmes moleculares altamente
reticulados podem ser obtidos pelo método de eletrodeposição
e suas propriedades são controladas pela natureza do substituinte
coordenado ao complexo cianometalato. Assim,
nanomateriais do tipo azul da Prússia
contendo complexos [Ru(bpz)3]2+, [µ-ORu3(OOCCH3)6] e 3-TPyP foram preparados
e caracterizados. A eletropolimerização é outra estratégia
que está sendo utilizada para se obter nanomateriais moleculares com
propriedades catalíticas interessantes.
Além disso, o grupo vem se dedicando
ao desenvolvimento de novos nanomateriais por meio da química de intercalação
em matrizes de óxidos lamelares condutores, principalmente xerogéis
de óxido de vanádio(V) e intercalação
em matrizes híbridas, do tipo óxido de vanádio/porfirinas/bentonita
(Fig.11). Interessantes resultados vem sendo obtidos principalmente nas áreas
de sensores amperométricos, materiais eletrocrômicos e materiais
para anodos de baterias de lítio.