Informações gravadas em átomos já podem ser lidas

A técnica permite ler as informações codificadas em íons metálicos.
[Imagem: Omar Yaghi/Zhe Ji]

Informações em átomos

Moléculas artificiais poderão um dia formar a unidade de informação de um novo tipo de computador, ou se tornarem a base para materiais programáveis - assim como você hoje usa uma impressora 3D para construir um objeto de um formato determinado, no futuro poderá fabricar materiais com as propriedades que quiser.

A informação será codificada no arranjo espacial dos átomos, de forma semelhante a como a sequência de pares de bases determina o conteúdo de informação do DNA, ou as sequências de zeros e uns formam a memória dos computadores.

Pesquisadores das universidades da Califórnia em Berkeley, nos EUA, e Ruhr Bochum, na Alemanha, deram um passo em direção a tornar realidade essa visão.

Zhe Ji e seus colegas demonstraram que uma técnica de imageamento, chamada tomografia por sonda atômica, pode ser usada para ler um complexo arranjo espacial de átomos metálicos dispostos no interior de estruturas metal-orgânicas porosas.

Tomografia de sonda atômica

Para codificar informações usando uma sequência de átomos, é essencial primeiro ser capaz de ler o arranjo desses átomos. Isso não é fácil, mas a tarefa tem atraído muita atenção devido à extensa quantidade de informação que estruturas multivariadas desse tipo seriam capazes de armazenar.

Ji e seus colegas se voltaram então para as estruturas metal-orgânicas (MOFs), redes cristalinas porosas formadas por nós multimetálicos, sendo os átomos de metais ligados entre si por unidades orgânicas.

Esses materiais ultraporosos podem ser mais valiosos que diamantes.
[Imagem: Ines M. Hönicke et al. - 10.1002/anie.201808240]

Os pesquisadores escolheram o MOF-74, um material com combinações mistas de cobalto, cádmio, chumbo e manganês, criado por um membro da equipe há alguns anos para capturar CO2 da atmosfera. Eles desenvolveram uma técnica para "descriptografar" a estrutura espacial do MOF usando tomografia de sonda atômica.

Mundo sintético

Essa capacidade de leitura dos átomos individuais significa que a equipe criou uma técnica para ler informações codificadas na estrutura de íons metálicos, mesmo quando esses íons estão dispostos em arranjos muito complexos.

Por isso, a equipe afirma que, no futuro, os MOFs poderão formar a base de moléculas químicas programáveis. Por exemplo, um MOF pode ser programado para introduzir um ingrediente farmacêutico ativo no corpo para atingir as células infectadas e, em seguida, quebrar o ingrediente ativo em substâncias inofensivas, tão logo ele não seja mais necessário. Ou os MOFs poderão ser programados para liberar drogas diferentes em momentos diferentes.

"Isso é muito poderoso, porque você basicamente codifica o comportamento das moléculas que saem dos poros," comentou o professor Omar Yaghi.

Eles também poderiam ser usados para capturar CO2, conforme inicialmente planejado, e, ao mesmo tempo, converter o CO2 em uma matéria-prima útil para a indústria química.

"No longo prazo, essas estruturas com sequências atômicas programadas podem mudar completamente nossa maneira de pensar sobre a síntese de materiais," escreveram os autores. "O mundo sintético pode atingir um nível totalmente novo de precisão e sofisticação que antes era reservado à biologia."

Bibliografia:

Artigo: Sequencing of metals in multivariate metal-organic frameworks
Autores: Zhe Ji, Tong Li, Omar M. Yaghi
Revista: Science
Vol.: 369, Issue 6504, pp. 674-680
DOI: 10.1126/science.aaz4304

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA