Inovações químicas 'esmagadoras' no coração

Cientistas revelarão o funcionamento em nível atômico dentro da trituração e moagem da química mecânica, com potencial para ampliar seus avanços para tornar a fabricação de produtos químicos mais sustentável e econômica.

Centro de Pesquisa Científica Avançada, GC/CUNY

imagem: Três visualizações de matrizes de canetas de polímero usadas para estudar reações mecanoquímicas. A parte pontiaguda de cada ponta microscópica pode “empurrar” uma molécula, desencadeando uma reação química.Veja mais

Crédito: Daniel Valles e Yerzhan Zholdassov/Advanced Science Research Center no CUNY Graduate Center

NOVA IORQUE, 8 de agosto de 2023 - O laboratório do pesquisador Adam Braunschweig, da CUNY ASRC, faz parte de um centro recentemente premiado com US$ 20 milhões da Fundação Nacional de Ciência dos EUA para compreender os mistérios em escala atômica da química "esmagadora". O prêmio multiinstitucional estabelecerá o Centro de Controle Mecânico da Química (CMCC), que realizará trabalhos para entender como a aplicação mecânica de força pode possibilitar novos avanços na química e tornar os processos industriais mais baratos e mais ecologicamente corretos.

“Estou entusiasmado por o meu laboratório estar a desempenhar um papel na investigação com potencial para transformar a indústria de produção química de uma forma que reduz drasticamente os resíduos tóxicos que gera”, disse Braunschweig, que é co-investigador principal da NSF. bolsa e professor da CUNY ASRC Nanoscience Initiative e dos departamentos de Química e Bioquímica do Hunter College.

O CMCC será liderado pela Texas A&M University, com pesquisa e financiamento distribuídos por 10 instituições. O laboratório de Braunschweig receberá financiamento durante os próximos cinco anos para apoiar um novo pesquisador de pós-doutorado, dois estudantes e aumento da capacidade computacional. Além disso, a equipe receberá financiamento para construir dispositivos de fresagem que realizem reações mecanoquímicas.

A química mecânica, ou mecanoquímica, é a trituração de produtos químicos para produzir reações e substâncias. Há muito que é utilizado pelos químicos e pela natureza – por exemplo, os diamantes são criados quando o carbono é comprimido sob enorme pressão no interior da Terra. Embora a química mecânica tenha sido usada para moer tudo, desde pigmentos em pinturas da era renascentista até compostos medicinais na farmácia local, os processos em escala atômica no centro de tais transformações esmagadoras não são totalmente compreendidos ou previsíveis. Além disso, embora o calor ou a luz sejam frequentemente utilizados para transmitir a energia necessária para criar e quebrar ligações em reações químicas, o uso da força mecânica para transmitir essa energia e, assim, impulsionar novos tipos de química continua a ser uma fronteira pouco explorada.

"Utilizando métodos químicos tradicionais, os químicos descobriram muitas formas eficazes de criar substâncias que melhoraram a saúde e a prosperidade humanas - como o amoníaco, essencial para os fertilizantes agrícolas, que ajudam a fornecer o abastecimento alimentar mundial. Mas essas substâncias poderiam potencialmente ser produzidas de uma forma mais sustentável. caminho através de técnicas desconhecidas de química mecânica", diz o Diretor Assistente de Ciências Matemáticas e Físicas da NSF, Sean L. Jones. "O Centro para Controle Mecânico de Química da NSF se concentrará em fornecer os insights necessários para que mentes inovadoras em toda a América possam aumentá-lo."

O próprio centro está sendo ampliado. Os US$ 20 milhões da NSF são um prêmio da segunda fase do programa Centros de Inovação Química, que apoia vários centros destinados a resolver desafios fundamentais na pesquisa química e no desenvolvimento de inovações subsequentes. O CMCC recebeu um prêmio de fase um de US$ 2 milhões em 2020. O financiamento adicional permitirá que o centro se torne um nexo para a pesquisa de química mecânica nos EUA, apoiando o trabalho em 11 instituições dos EUA em nove estados.

O novo financiamento dotará o centro de instrumentos capazes de investigar os efeitos da força mecânica a nível atómico, como microscópios de força atómica, microscópios eletrónicos, bigornas de diamante de alta pressão e outros. O centro ajudará a aumentar a força de trabalho científica por meio de treinamento e orientação para pesquisadores de pós-doutorado em início de carreira, estudantes de graduação e pós-graduação, e realizará atividades de extensão educacional com alunos e professores locais do ensino fundamental e médio.