Impacto da anisotropia e confinamento de nanorreatores em reações químicas

• Processo: 25/10170-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Edvaldo Sabadini
• Beneficiário: Álvaro Javier Patiño Agudelo
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/04742-6 - Impacto da anisotropia e confinamento de nanorreatores em reações químicas, AP.R
• Assunto(s): Anisotropia Reologia Química coloidal
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Anisotropia | Espalhamento em baixos ângulos de raios X e nêutrons | Meios Confinados | Micelas gigantes reversas | Reações em meios aquosos confinados | Reologia | Química Coloidal

Resumo

Nanoreatores são conhecidos por facilitar reações químicas criando condições em nanoescala, permitindo processos complexos com menor gasto de energia e alta eficiência. Embora as microemulsões tenham sido usadas por anos, a pesquisa relacionada à exploração dos nanoreatores confinados anisotrópicos e seu efeito na taxa de reação, no rendimento e na seletividade, especialmente em comparação com diferentes condições ainda é elusiva. De fato, essa lacuna é prejudicial para a descoberta de reações ainda mais eficientes ou novos métodos de fabricação de nanotecnologia. Assim, este projeto propõe testar sistematicamente essas condições. Micelas gigantes reversas, sistemas ternários compostos por solvente orgânico, moléculas anfifílicas e água, foram escolhidos como nanoreatores. A relação entre a água e o surfactante determina a forma, o comprimento e o diâmetro micelar, influenciando as dimensões dos canais de água onde as reações ocorrem. Essas estruturas termodinâmicas fornecem controle preciso sobre o confinamento e a anisotropia, caracterizando-as como modelos ideais. Para avaliar o impacto da morfologia do nanoreator nas reações químicas, monitoraremos a formação de produtos e o rendimento das reações de precipitação, redução e foto-polimerização. O objetivo é comparar as reações em volume livre, sob confinamento isotrópico utilizando micelas reversas esféricas e sob confinamento anisotrópico por meio das micelas gigantes reversas. Para mais, aplicaremos campos de fluxo laminar aos nanoreatores anisotrópicos para investigar alterações associadas ao alinhamento das micelas gigantes reversas. A medição precisa do rendimento da reação, juntamente com a caracterização do produto, serão obtidas por meio de experimentos de espalhamento e de reologia in situ. A utilização de raios X e de nêutrons como fontes de radiação oferecerá informações locais, quantitativas e em função do tempo a respeito do desenvolvimento estrutural do nanoreator, assim como, da caracterização do produto da reação ainda em confinamentos. Essa abordagem simplifica a extração e caracterização do produto, fornecendo uma solução direta para nossa pergunta de pesquisa. Tais reações podem apresentar impactos na cinética e eficiência, aprimorando processos industriais em larga escala com aplicações em nanotecnologia, biologia, catálise e fabricação de sensores e microeletrônicos. (AU)