KAIST desenvolve plataforma molecular para controlar caminhos de reação do oxigênio

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Seung Jun Hwang, do Departamento de Química do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), desenvolveu um novo sistema molecular capaz de alternar seletivamente o caminho de transferência de elétrons durante a ativação do oxigênio, o que pode fornecer princípios fundamentais de design para a próxima geração de catalisadores e tecnologias de conversão de energia.

A equipe estabeleceu um princípio de design ao combinar germânio com uma estrutura molecular capaz de armazenar e transferir elétrons, permitindo alternar seletivamente entre os caminhos de dois e quatro elétrons na ativação do oxigênio. Tradicionalmente, os catalisadores que controlam reações de oxigênio são desenvolvidos principalmente em torno de centros de metais de transição como ferro, cobalto e níquel; o germânio, como elemento do grupo principal, pertencente ao mesmo grupo da tabela periódica que o silício, é geralmente considerado inadequado para reações que exigem a transferência coordenada de múltiplos elétrons. Para superar essa limitação, a equipe combinou o germânio com um ligante redox-ativo, que atua como um reservatório de elétrons, cooperando com o centro de germânio para que toda a estrutura molecular participe de reações de múltiplos elétrons.

Nas reações do oxigênio, os produtos e resultados dependem da transferência de dois ou quatro elétrons. A redução de oxigênio por dois elétrons produz peróxido de hidrogênio, enquanto a redução por quatro elétrons produz água; controlar seletivamente esses caminhos é um desafio importante para o desenvolvimento de baterias, células a combustível e catalisadores químicos mais ecológicos. Este estudo demonstra um raro exemplo de sistema molecular de elemento do grupo principal que pode realizar seletivamente reatividade de dois e quatro elétrons dentro da mesma estrutura molecular, ampliando a gama de elementos que podem ser considerados no design de catalisadores.

A equipe de pesquisa conseguiu isolar e analisar um composto de germânio representando o estágio de reação de dois elétrons, estabilizando-o ao ligar um grupo metila ao complexo de germânio. Neste composto, o átomo de germânio pode tanto doar quanto aceitar elétrons, fornecendo pistas importantes para o controle sistemático de diferentes caminhos de reação. A equipe também confirmou o potencial prático do novo sistema em condições suaves e sem luz: o complexo de germânio removeu átomos de halogênio, como bromo e cloro, de compostos orgânicos, regenerando alcenos (compostos orgânicos contendo ligações duplas carbono-carbono), que são amplamente utilizados como matérias-primas para produtos químicos como medicamentos e plásticos. O professor Seung Jun Hwang afirmou que essas descobertas fornecerão informações para o desenvolvimento de catalisadores de próxima geração para conversão de energia e ajudarão a alcançar processos químicos mais seletivos e eficientes.

O estudo foi realizado em conjunto pelos pesquisadores de pós-doutorado Sung Gyu Kim e Jinrok Oh, do Departamento de Química do KAIST, e pelo estudante de doutorado integrado Dae Eui Choi, do Departamento de Química da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH). Os resultados da pesquisa foram publicados online em 6 de julho na revista internacional Chem. O título do artigo é "Sinergia redox entre germânio e ligante: chave para a anfifilicidade e transferência alternável de dois e quatro elétrons" (DOI: 10.1016/j.chempr.2026.103127).