Cientistas do CNRS desenvolveram uma nova família de polímeros sulfurados estáveis e capazes de emitir luz sem adição de corante. Este trabalho, publicado na
Angewandte Chemie, abre caminho para novos materiais e filmes plásticos funcionais com propriedades inéditas.
Os plásticos, omnipresentes no nosso dia a dia, são feitos de polímeros, essas grandes moléculas ou cadeias formadas pela repetição de blocos elementares chamados monómeros. Os mais comuns, chamados plásticos de comodidade, são o polietileno ou o polipropileno, formados apenas por átomos de carbono e hidrogénio.
Enxofre da Sicília no Museu de Mineralogia, Paris.
Imagem Wikimedia
A introdução de outros átomos ao longo do esqueleto da cadeia polimérica ou em grupos laterais permite aceder a funcionalidades enriquecidas, fala-se então de polímeros de especialidade ou polímeros (multi)funcionais. Entre eles, os que contêm enxofre suscitam muito interesse, pois este átomo rico em eletrões pode conferir propriedades óticas, químicas ou mecânicas originais ao material.
Em muitos polímeros que contêm enxofre, a distribuição dos átomos de enxofre ao longo da cadeia polimérica é muito mal controlada. Estes polímeros sulfurados são amorfo, moles e pouco resistentes ao calor, o que limita fortemente o seu desempenho e as suas aplicações. Todo o desafio reside, portanto, no desenvolvimento de blocos moleculares capazes de garantir um arranjo regular dos átomos de enxofre ao longo da cadeia.
É isso que acabam de realizar cientistas do Instituto de Ciência dos Materiais de Mulhouse (CNRS/Université Haute-Alsace), da Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (Alemanha) e do Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW).
Para isso, os cientistas conceberam um novo bloco molecular que "programa" antecipadamente o espaçamento regular dos átomos de enxofre na futura cadeia polimérica. Sob a ação da luz, este bloco reage rapidamente com compostos sulfurados simples para formar polímeros estáveis, mantendo ao mesmo tempo um arranjo muito ordenado dos átomos de enxofre. Esta reação, que é induzida pela luz, pode ser realizada em condições suaves e na ausência de catalisador metálico, alcançando rapidamente altos pesos moleculares e taxas de conversão.
Os polímeros obtidos são materiais semicristalinos estáveis mesmo a alta temperatura. Mas ainda melhor: sob irradiação ultravioleta, emitem luz sem adição de corante fluorescente.
Esta emissão luminosa provém do arranjo regular dos átomos de enxofre no interior do material, que permite interações eletrónicas originais. Este fenómeno abre perspetivas para aplicações em ótica, deteção ou no domínio dos materiais funcionais.
Para além das novas propriedades evidenciadas, este trabalho insere-se numa ampla reflexão sobre processos de síntese eficientes e pouco exigentes em recursos, que podem contribuir para o desenvolvimento de plásticos mais performantes e mais duráveis, melhor adaptados aos desafios tecnológicos e ambientais atuais.
Redator: CCdM
Fonte: CNRS INC