Géis supramoleculares funcionais: do design molecular às aplicações sustentáveis

Descrição

O desenvolvimento de materiais funcionais avançados capazes de aliar inovação científica, sustentabilidade e aplicabilidade tecnológica representa atualmente um dos grandes desafios da ciência de materiais, especialmente diante das crescentes demandas associadas às áreas de saúde, agricultura, meio ambiente e indústria. Com inspiração na Natureza, a Ciência Supramolecular tem se tornado uma importante área de pesquisas no planejamento racional de materiais inteligentes baseados em processos de automontagem molecular mediados por interações não covalentes. Entre esses sistemas, os geladores moleculares de baixa massa molar (LMWGs) vêm despertando crescente interesse devido à sua capacidade de formar géis supramoleculares dinâmicos, reversíveis e altamente organizados, apresentando propriedades como responsividade a estímulos externos, auto-organização hierárquica, auto-recuperação e elevada versatilidade funcional. Todas essas são características particularmente promissoras para o desenvolvimento de materiais sustentáveis e tecnologicamente avançados. A hipótese central deste projeto baseia-se na premissa de que a otimização simultânea do design estrutural dos geladores e dos mecanismos de indução da gelificação pode ampliar significativamente as propriedades funcionais e a aplicabilidade tecnológica desses materiais. Neste contexto, o presente projeto propõe o desenvolvimento de novos géis supramoleculares obtidos a partir de LMWGs contendo algumas características estruturais estratégicas em comum: (i) heterociclos com propriedades fotoativas e potencial para promover interações de empilhamento-pi; (ii) grupos conectores capazes de favorecer ligações de hidrogênio, processos de fotoisomerização e/ou responsividade às variações de pH do ambiente; e (iii) segmentos hidrofóbicos suscetíveis a processos de nanosegregação de fases, apresentando balanço entre solvofilicidade e solvobobicidade ajustável em função do comprimento e do grau de ramificação das cadeias. O projeto foi estruturado em três etapas principais e interdependentes, conduzidas de maneira integrada ao longo de sua execução: (1) planejamento molecular, síntese e caracterização estrutural dos novos LMWGs; (2) investigação dos processos de automontagem supramolecular e compreensão das propriedades de gelificação dos sistemas obtidos; e (3) estudo das propriedades funcionais dos géis desenvolvidos e avaliação de seu potencial em aplicações tecnológicas sustentáveis. Essa abordagem integrada permitirá que os resultados obtidos em cada etapa retroalimentem continuamente as demais, favorecendo a otimização simultânea do design molecular, das propriedades supramoleculares e do desempenho funcional dos materiais.