Seja em lugares áridos ou em regiões que sofrem com a seca, ou em uma missão espacial, há muitas circunstâncias em que "fabricar" água (unindo átomos de oxigênio e hidrogênio para formar H2O) seria de grande ajuda. Na teoria, isso é possível, mas, na prática, é outra história.
Por enquanto.
Testemunhas da união
Um grupo liderado por pesquisadores da Northwestern University conseguiu observar, em escala nanoscópica e em tempo real, a união de átomos de oxigênio e hidrogênio para formar moléculas de água. A equipe capturou as imagens em um vídeo com uma resolução de apenas 0,102 nanômetro.
O experimento tinha como objetivo estudar em detalhes o papel do paládio como catalisador da reação química pela qual átomos de hidrogênio e oxigênio podem se combinar para formar monóxido de dihidrogênio, ou H2O, a molécula da água.
Segundo explicam os membros da equipe responsável pelo estudo, entender como o paládio exerce sua influência era, até agora, algo extremamente difícil, pois o estudo da reação exigia combinar visualizações diretas com uma análise estrutural em escala atômica. Foi exatamente isso que conseguiram.
0,102 nanômetro
A equipe conseguiu visualizar as amostras desse gás contido a pressão atmosférica com uma resolução de 0,102 nanômetro, um passo significativo em relação a experimentos anteriores, os quais alcançaram uma resolução de "apenas" 0,236 nanômetro.
A equipe utilizou uma membrana cristalina ultrafina desenvolvida especialmente para o experimento. Essa membrana abrigava as moléculas de gás em uma série de nanoreatores dispostos hexagonalmente (como um favo de mel), permitindo a observação em microscópios de elétrons de transmissão em alto vácuo.
Os detalhes metodológicos foram publicados em um artigo na revista Science Advances, enquanto os pormenores do estudo sobre moléculas de água foram divulgados em um segundo artigo na revista PNAS.
Bolinhas diminutas
Ao observar a reação, a primeira etapa que os pesquisadores viram foi a entrada dos átomos de hidrogênio no paládio. Esses átomos “expandiam a estrutura quadrada da rede”, apontou a equipe.
Depois, observaram, com certa incredulidade, a formação de minúsculas bolhas de água na superfície do paládio. Essas podem ser as bolhas mais diminutas já vistas.
Para confirmar que se tratava de água, a equipe recorreu a um método chamado espectroscopia de perda de energia de elétrons. Essa técnica analisa a energia liberada pelos elétrons dispersos na reação e permitiu à equipe identificar a água dessas bolhas.
Do deserto ao espaço
A água é um nutriente essencial, talvez o mais importante, para permitir que nosso corpo continue funcionando. As secas e a aridificação geram uma pressão temível sobre nossos sistemas hídricos, acarretando problemas para as colheitas e para nossa saúde. E a escassez de água nos obriga a recorrer a fontes menos saudáveis, aumentando o risco de contrair doenças infecciosas.
A água também é fundamental em missões espaciais. Missões de longa duração, como a da Estação Espacial Internacional, requerem complexos sistemas de reciclagem de água. Mas, pelo menos, a estação tem a vantagem da proximidade: levar água para a Lua ou para Marte exige um custo significativamente maior.
Agora, independentemente do contexto, o sonho de "fabricar" água de maneira eficaz está um pouco mais perto de se tornar realidade.
Imagem | Liu, Koo, et al. (2024)/Yusuf P
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