Se esticar diminui: molécula de polímero tem propriedade inusitada

Molécula de polímero é tão elástica que ao ser esticada e solta depois, fica com um tamanho menor do que tinha antes.

taniager

27 Agosto 2010 | 11h05

Um polímero em forma de anel denominado gDFC quando esticado (centro) e depois solto, volta em forma menor que aquela do começo. Crédito: cortesia de Karl Leif Bates.

Um polímero em forma de anel denominado gDFC quando esticado (centro) e depois solto, volta em forma menor que aquela do começo. Crédito: cortesia de Karl Leif Bates.

Uma equipe de químicos das universidades de Duque e Stanford, EUA, encontrou uma molécula de polímero tão elástica que ao ser esticada e solta depois, ela fica com um tamanho menor do que tinha antes. 

O achado surpreendeu os químicos Duque Jeremy Lenhardt e Stephen Craig quando procuravam por uma molécula de polímero que pudesse ser utilizada em materiais de auto reparação. 

Os pesquisadores acreditavam que poderiam encontrar moléculas de polímeros que ao serem submetidas a um estresse mecânico, de alguma forma seria desencadeada uma ação química fazendo com que novas ligações entre os átomos construíssem pontes que tapariam buracos no material. 

Imagine uma folha de filme plástico fino, do tipo usado para embrulhar ou tampar alimentos, com micro furos. Fabricada com um polímero assim, a folha poderia corrigir os furos antes mesmo que eles se tornassem visíveis. 

Os químicos sujeitaram diferentes polímeros ao estresse, utilizando uma técnica que alterna pressurização e despressurização 20 mil vezes por segundo, o que causa a formação de minúsculas bolhas na solução. O vácuo então criado pela formação de bolhas puxou as extremidades de alguns dos polímeros na solução, esticando-os durante um bilionésimo de segundo. 

“Imagine duas jangadas descendo um rio com uma corda amarrada entre elas”, explica Craig. “Assim que a primeira entra em uma corredeira e acelera para frente, essa corda – o polímero – é tracionada e estica.” 

Sucessivas experiências para testar a reatividade de diferentes polímeros culminaram com a descoberta de uma molécula em forma de anel conhecida por gem-difluorociclopropano (gDFC). A surpresa foi descobrir que a partir do alongamento algumas destas moléculas surgiram visivelmente mais curtas do que entraram. 

Mas as gDFCs não só se encaixaram novamente em formas mais pequenas do que elas começaram. Parecia também que antes de se encaixarem novamente, elas realmente estavam ligadas em um estado esticado incomum, no qual ficavam muito mais alongadas do que o normal, um estado reativo chamado de 1,3-diradical. 

Normalmente, quando uma molécula passa por uma reação, ela passa por um ponto especial conhecido como um estado de transição e permanece lá por apenas dez a cem femtosegundos, “um décimo de um milionésimo de um milionésimo de um segundo,” disse Craig. “É extraordinariamente difícil de assistir, de fato, a química acontecendo. Então os químicos normalmente podem apenas inferir o que acontece no estado de transição pelo que viram antes e depois.”

Um trabalho feito por seus colaboradores da Universidade de Stanford havia mostrado que os 1,3-diradicais aprisionados são, na verdade, um tipo frequente destes estados de transição de movimento rápido. Mas nas experiências de Lenhardt, eles foram essencialmente parados em suas trajetórias e aprisionados durante nano segundos, tempo dezenas de milhares de vezes maior do que o habitual. 

A técnica de Lenhardt funciona como uma câmera que congela imagens de ações realizadas em ínfimos momentos de tempo.

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