As terras raras são uma componente de muitos produtos de alta tecnologia devido às suas propriedades especiais. Os cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) estão a trabalhar em novas possibilidades para a utilização destes elementos. A equipa produz os chamados complexos sanduíche com terras raras, que no futuro poderão servir como novos materiais moleculares para suportes ou ecrãs de armazenamento mais potentes. A Fundação Alemã de Investigação (DFG) está a financiar o estudo pioneiro com 500.000 euros como um projecto Reinhart Koselleck.
Os complexos sanduíche são moléculas químicas cujas propriedades são ainda largamente desconhecidas. Os compostos consistem em duas estruturas anelares entre as quais um único átomo metálico é "grampeado". Em termos simples, os complexos parecem pequenos sanduíches. Para investigar se as moléculas são adequadas como base inovadora para futuros materiais, o Professor Peter Roesky, chefe do Departamento de Materiais Funcionais Inorgânicos do Instituto de Química Inorgânica (AOC), e a sua equipa estão a produzir diferentes variantes dos complexos sanduíche no laboratório. Os cientistas utilizam elementos diferentes do grupo dos elementos de terras raras como átomos metálicos no meio dos compostos. As moléculas experimentais também diferem quanto à natureza das suas estruturas anelares. Assim, os anéis são constituídos por carbono e uma proporção variável de outros elementos. Os investigadores estão a fazer experiências com diferentes tamanhos de anéis. No projecto, a dimensão e a natureza dos anéis devem ser sistematicamente variáveis, a fim de criar um princípio de estrutura-efeito. "Estamos a investigar a influência da estrutura dos complexos sanduíche nas suas propriedades físicas", explica Roesky. "Em particular, estamos a estudar o magnetismo e a luminescência das moléculas".
Até agora, as terras raras têm sido geralmente integradas em materiais de estado sólido utilizados em produtos de alta tecnologia. Os elementos encontram-se, por exemplo, em luzes LED, visores de telemóveis ou ímanes em turbinas eólicas. Com a produção dos compostos moleculares com terras raras que está a planear, Roesky está a seguir uma abordagem que, até agora, dificilmente foi considerada em aplicações.
Idealmente, os cientistas poderiam obter moléculas que se comportassem como pequenos ímanes, entre outras coisas. Tais compostos são também conhecidos como ímanes de moléculas únicas. Um dia, por exemplo, estes novos complexos poderiam ser utilizados para produzir suportes de armazenamento com capacidades de armazenamento muito maiores para as mesmas dimensões físicas. Roesky e a sua equipa estão também a experimentar elementos de terras raras que já são utilizados em materiais fluorescentes. Os complexos sanduíche contendo estes elementos poderiam ser utilizados mais tarde para produzir ecrãs optimizados, por exemplo. "O nosso projecto serve para criar uma compreensão básica destas substâncias inovadoras", explica Roesky.
Financiamento especial para a investigação de alto risco
Uma vez que os cientistas estão no início de uma nova área de investigação com o seu projecto, o sucesso não está garantido. Através dos Projectos Reinhart Koselleck, o DFG fornece financiamento específico para esses projectos de alto risco, dando assim aos investigadores estabelecidos a oportunidade de implementar ideias inovadoras. Em todos os temas, apenas oito deles foram financiados por um projecto Reinhart Koselleck na Alemanha, em 2019. Roesky é o primeiro cientista do KIT que conseguiu obter este apoio financeiro. Os fundos, que são concebidos para um período de cinco anos, podem ser utilizados livremente.
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