De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas (National Laboratory of the Rockies, NLR) dos EUA estão expandindo a tecnologia de ressonância magnética nuclear (RMN) para setores estratégicos como baterias, semicondutores, bioplásticos e biocombustíveis, a fim de detectar defeitos sutis em materiais na escala atômica. Com mais de oitenta anos de história, essa tecnologia desempenhava anteriormente um papel rotineiro principalmente em análises químicas.
Bennett Addison, responsável pelo equipamento de ressonância magnética nuclear do laboratório, afirma que muitos pesquisadores que enviam materiais para análise não têm certeza se o produto preparado corresponde ao esperado. Na escala atômica, impurezas mínimas ou defeitos estruturais podem passar despercebidos por métodos convencionais, afetando o desempenho de semicondutores, polímeros ou fibras sintéticas. A tecnologia de RMN pode obter informações estruturais detalhadas de sólidos, géis, polímeros, biomateriais e componentes de baterias sem danificar as amostras, uma capacidade que ainda não é amplamente utilizada.
Um caso típico vem da análise de semicondutores de haleto misto realizada pelo pesquisador Ross Kerner. Ele empregou um método de RMN de maior sensibilidade para examinar amostras de filmes fabricadas por fornecedores industriais e descobriu impurezas não detectadas anteriormente em todas as amostras. Esses dados quantificaram com precisão os tipos e teores de defeitos, e vários fabricantes ajustaram seus processos de produção com base nisso. Kerner afirma que apenas dois dias de experimentos foram suficientes para que diferentes empresas melhorassem a qualidade de seus materiais. Os resultados da pesquisa foram publicados em periódicos como Nature, ACS Applied Energy Materials e InfoMat.
No campo da bioeconomia, a equipe do NLR utilizou a RMN para construir o primeiro modelo molecular detalhado da parede celular secundária do choupo (Populus). O choupo é uma espécie importante para a produção de biocombustíveis e biomateriais. Com o uso de RMN em estado sólido e enriquecimento com isótopo de carbono-13, os pesquisadores obtiveram informações quantitativas sobre o arranjo espacial dos polímeros da madeira. Esse modelo pode apoiar simulações computacionais para otimizar processos de conversão de biomassa em combustíveis, fertilizantes, produtos químicos e novos materiais. O laboratório também utiliza RMN de alto rendimento para analisar milhares de amostras de plantas em curto período, transformando plantações em grandes bancos de dados para identificar diferenças nos teores de açúcar e lignina entre espécies, auxiliando na triagem genética de culturas energéticas.
No desenvolvimento de polímeros sustentáveis, o NLR adotou o método de RMN de "rotação em ângulo mágico", no qual a amostra gira a um ângulo de 54,7 graus dentro do campo magnético, permitindo obter informações de alta resolução de materiais semissólidos sem dissolver a amostra. Com essa tecnologia, os pesquisadores caracterizaram um elastômero biodegradável e reciclável com potencial de aplicação em adesivos, robótica e dispositivos eletrônicos. Além disso, a equipe usou RMN de lítio-7 para estudar o movimento iônico em eletrólitos sólidos em diferentes temperaturas, a fim de compreender o efeito da desordem estrutural cristalina na difusão iônica, fator diretamente relacionado à condutividade e eficiência das baterias de lítio de próxima geração.
Atualmente, cerca de 120 pesquisadores utilizam regularmente os espectrômetros de RMN do laboratório, e dezenas de empresas também aproveitam seus serviços para otimizar produtos e processos industriais. Addison e Kerner acreditam que os obstáculos à disseminação de métodos avançados de RMN não estão principalmente no nível técnico, mas na dependência dos pesquisadores de procedimentos analíticos existentes. Compreender com precisão o comportamento dos materiais na escala atômica pode determinar a diferença entre um produto comum e uma inovação tecnológica capaz de impactar os setores de energia, materiais avançados e bioeconomia.
