Uma descoberta inédita feita no Japão pode redefinir os limites da química organometálica. Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) conseguiram sintetizar uma molécula com 20 elétrons de valência, desafiando a tradicional “regra dos 18”, considerada um dos pilares da estabilidade eletrônica em compostos metálicos.
A pesquisa, publicada na revista ‘Nature Communications’ no dia 7 de julho, contou com a participação de especialistas da Alemanha e da Rússia. A equipe criou um derivado estável de ferroceno, uma molécula amplamente utilizada em sensores, dispositivos eletrônicos e até em medicamentos.
O que torna essa molécula tão especial?
A regra dos 18 elétrons, que norteia a química dos compostos organometálicos desde os anos 1950, afirma que moléculas com 18 elétrons de valência tendem a ser as mais estáveis. Essa norma foi a base para a descoberta do ferroceno original, em 1951, cuja importância rendeu o Prêmio Nobel de Química em 1973.
Agora, os pesquisadores demonstram que é possível ultrapassar esse limite!
“Mostramos pela primeira vez que é possível sintetizar um derivado estável de ferroceno com 20 elétrons e estes dois elétrons de valência adicionais induziram propriedades com potencial para aplicações futuras”, afirmou o químico Satoshi Takebayashi, autor principal do estudo.
Como foi possível romper essa barreira?
O avanço só foi possível graças a uma nova estratégia de ligação química. A estrutura preserva o clássico formato de “sanduíche” dos metalocenos – dois anéis de ciclopentadienil unidos por um átomo de ferro central. No entanto, o diferencial está na adição de uma ligação ferro-nitrogênio, responsável por acomodar os dois elétrons extras e manter a estabilidade do sistema.
Essa modificação alterou o comportamento eletrônico da molécula, permitindo novos estados de oxidação e, consequentemente, ampliando suas possibilidades de aplicação.
Caminhos para tecnologias mais sustentáveis
De acordo com os autores, controlar cargas além do limite tradicional pode abrir espaço para o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes e ambientalmente amigáveis. A manipulação de propriedades eletrônicas em estruturas como essa pode gerar compostos com funções ajustáveis, algo essencial em setores como a produção de energia limpa e a química de precisão.
“Compreender como expandir as fronteiras da estabilidade eletrônica é essencial para o desenvolvimento de catalisadores verdes”, reforçam os cientistas.
Catalisadores verdes, ou sustentáveis, são substâncias que aceleram reações químicas de forma mais eficiente, limpa e ecológica, gerando menos resíduos e consumindo menos energia em comparação com os catalisadores convencionais.
Um novo capítulo na ciência dos materiais
A criação dessa molécula “impossível” mostra que as regras da química não são inquebráveis, mas sim pontos de partida para inovações. A descoberta representa um passo significativo para a ciência dos materiais, com impactos potenciais em diversas áreas tecnológicas.
Com esse avanço, a equipe do OIST inaugura uma nova etapa na exploração de compostos metal-orgânicos, sugerindo que há muito mais a ser descoberto além do que se acreditava ser o limite da estabilidade molecular.
