Superátomos

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Os superátomos, descobertos no início do século XXI, constituem-se de um aglomerado estável ou metaestável de átomos cujo comportamento eletrônico e a química de valência mimetizam o de átomos elementares individuais, possibilitando uma nova dimensão à tabela periódica.

Em tempos antigos, os alquimistas tentavam a transmutação dos metais inferiores ao ouro. Com o surgimento do conceito de superátomos, pesquisadores acreditam que seja possível ajustar as propriedades de um material, permitindo-o imitar o comportamento químico de outro de modo fácil e controlado, similar ao pensamento dos alquimistas.

Possivelmente, a causa da descoberta desses superátomos foi a pesquisa da “gaiola de boro”, que teve início em 1950 por Fred Hawthorne, e também pesquisas relacionadas às propriedades de “clusters” de sódio. Porém, estes eram extremamente difíceis de manipular, o que levou ao quase esquecimento do tema durante algumas décadas.

Com a descoberta dos fulerenos (forma alotrópica do carbono, a terceira mais estável após o diamante e o grafite) por Harold Walter Kroto e Richard Errett Smalley em 1985, houve um aumento no interesse da comunidade científica sobre o assunto. Tal interesse gerou um volume de dados que foi responsável pelas descobertas mais atuais e base para teoria moderna de superátomos.

Trabalhando conjuntamente, os cientistas Shiv N. Khanna (Figura 1a), da Universidade Virgínia Commonwealth e Welford Castleman Jr. (Figura 1b), da Universidade Penn State, ambas localizadas nos Estados Unidos, descobriram e publicaram, em 1995, um dos primeiros artigos descrevendo “clusters” atômicos estáveis no qual o comportamento assemelhava-se a superátomos [1] . Em abril de 2004, S. N. Khanna, A. W. Castleman Jr. entre outros autores publicaram na conceituada revista Science o primeiro artigo abordando os super-halogênios, definidos como superátomos que possuem comportamento similar aos átomos de halogênio, formados por 13 átomos de alumínio [2] .

Outro fator que viabilizou mais ainda a pesquisa de superátomos foi o trabalho do Dr. Ir. Andreas Schmidt-Ott e de seu ex-aluno Dr. Christian Peineke, ambos da Faculdade de Física Aplicada, que descobriram uma maneira de produzir superátomos de prata (“clusters” contendo 9, 13, e 55 átomos de prata) a partir de um pequeno fio torcido, como um filamento de lâmpada incandescente, aquecido a 900°C.

Os trabalhos relacionados a estes chamados superátomos ainda são muito recentes, porém já se tornaram um ramo de pesquisa de grande importância devido à possibilidade da descoberta de novos compostos com diferentes propriedades, o que desperta o interesse de muitos pesquisadores.

O grande avanço na síntese, caracterização e compreensão fundamental de materiais com dimensões atômicas ocorreu devido a inovações tanto em métodos experimentais quanto teóricos. O desenvolvimento de métodos teóricos suportados por computadores com alto desempenho não só tornou possível a análise de dados experimentais complexos, mas também permitiu a previsão de propriedades que podem ser verificadas experimentalmente. A exatidão das informações fornecidas é tanta que os métodos teóricos atuais podem ser usados para desenvolver materiais com propriedades sob medida, de acordo com o objetivo desejado [3] .

Nas últimas décadas, diversos estudos sobre os clusters de átomos e suas diversas contribuições para a ciência vem sendo desenvolvidos. Em alguns casos, esses clusters podem imitar o comportamento químico de átomos individuais e, por este motivo, serem chamados de superátomos [4] .

Superátomos podem ser definidos como “clusters” atômicos criados a partir de metais que imitam as propriedades dos elementos da tabela periódica. Dependendo de seu tamanho e carga, estas partículas podem se comportar, por exemplo, como um gás inerte ou como halogênios, tais como iodo ou cloro [5] . Apesar de se comportarem como átomos de outro elemento, os superátomos ainda mantém o mesmo número de prótons e elétrons dos elementos que o formaram.

Se estendermos a definição de um “elemento químico” para incluir espécies que comportam-se como entidades compostas, que imitam as propriedades de alguns átomos individuais e ainda mantém sua integridade, enquanto ao mesmo tempo servem como matéria-prima para a construção de novos materiais com propriedades desejadas, podemos propor a ampliação da tabela periódica a uma terceira dimensão [6] .

A idéia básica dos superátomos se baseia na premissa de que a natureza do espectro eletrônico de valência e a química de valência associada aos clusters possam ser análogas às dos átomos elementares [7] . Uma vez que, em princípio, não há limite em relação ao tamanho e composição de “clusters”, as possibilidades para descoberta de materiais adicionais são ilimitadas. Para melhor compreensão, “clusters” podem ser pensados como moléculas artificiais [8] . Devido ao fato de que as propriedades dos “clusters” podem ser controladas pelo seu tamanho e composição, os superátomos oferecem capacidade sem precedentes de servir como blocos de construção para o desenvolvimento de materiais com características sob medida.

Os níveis eletrônicos de um “cluster” são muito mais complexos do que aqueles encontrados em átomos, e são determinados não apenas pelo tamanho e composição do “cluster”, mas também por sua simetria. Isto pode ser observado na Figura 3, que compara os níveis de energia de um átomo Al com os de um cluster Al13 icosaédrico [9] .

O tamanho dos “clusters” pode variar de alguns poucos átomos até milhares de átomos. Alterando a matéria-prima, tanto clusters homoatômicos quanto heteroatômicos podem ser produzidos. Uma vez que as propriedades destes “clusters” dependem fortemente de seu tamanho e composição, é possível projetar um número ilimitado de grupos que imitam o comportamento químico dos elementos da tabela periódica. Materiais com propriedades sob medida podem ser sintetizados pela junção destes “clusters” [10] .

O estudo de superátomos tem até agora se preocupado com as espécies que apresentam configurações eletrônicas estáveis. Em tais configurações, todos os elétrons estão emparelhados e as espécies resultantes são, portanto, não-magnéticas. Para produzir materiais com propriedades magnéticas interessantes, as estruturas devem ser projetadas com um número máximo de elétrons desemparelhados [11] . Atualmente, destacam-se pesquisas sobre superátomos extremamente promissoras para o desenvolvimento de novos materiais magnéticos.

Superátomos de alumínio foram os primeiros a serem estudados, devido à grande abundância deste elemento e às inúmeras possíveis aplicações para seus “clusters”, como, por exemplo, em catalisadores para combustíveis ou como cristais supercondutores [12] . Porém, ao longo dos últimos anos, vários grupos, incluindo Al13, BAl12, Al14, Al7- e (As73-) foram descobertos para imitar os comportamentos de halogênios, metais alcalinos terrosos e espécies multivalentes e polivalentes de átomos e, portanto, pertencem à “família” dos superátomos. É importante destacar que, enquanto “clusters” isolados são estáveis, os aglomerados de cluster nem sempre constituem formas estáveis de matéria. Foi proposto recentemente que o conceito superátomos também pode ser estendido para clusters metálicos, como o Aun ligado a tiolato (complexo do tipo SR) ou a outros ligantes. Neste caso, os ligantes que cercam o núcleo metálico retiram elétrons do metal, o que leva a formação de espécies estáveis quando os orbitais eletrônicos são totalmente preenchidos, como em clusters livres estáveis [13] .

A tabela a seguir apresenta alguns “clusters” de superátomos e os respectivos elementos a que imitam o comportamento [14] .

“Clusters” metálicos de pequeno porte tem atraido muita atenção devido aos seus aspectos físicos e químicos fundamentais e suas diversas aplicações potenciais. Esses “clusters” exibem comportamentos incomuns decorrentes da dimensão do confinamento quântico e efeitos de fronteira, que são significativamente diferentes de átomos individuais isolados. Portanto, é importante investigar as propriedades dos clusters antes de explorar suas aplicações [15] .

Estudar “clusters” individuais com tamanhos selecionados fornece a oportunidade de investigar os fatores que regem os comportamentos físico e químico, e explorar os mecanismos fundamentais que governam a reatividade química. Em particular, com estudos bem elaborados, os “clusters” tanto podem servir como modelos de tratamento para desvendar mecanismos de reações catalíticas desconhecidas quanto fornecer informações de valor na concepção de nanocatalisadores com reatividade e/ou seletividade específica [16] .

O avanço das pesquisas e os resultados apresentados até agora têm motivado muitas ideias para aplicação de aglomerados em diversos ramos tecnológicos, desde a indústria de alimentos até avançados tratamentos medicinais.

Existem diversos estudos sobre clusters atômicos e o comportamento de vários elementos vem sendo investigado, como Na, C (fulerenos), B (jaulas de boro), nanopartículas de Al.

Assim como os elementos químicos, os clusters têm identidade e características próprias e diferentes das dos átomos que os originam. Pesquisas recentes demonstraram que alguns desses clusters apresentam propriedades remanescentes de outros átomos da tabela periódica e são capazes de substituí-los em compostos conhecidos. Esta descoberta proporcionou a sugestão de uma tabela periódica 3D, onde os clusters ocupariam uma terceira dimensão, de acordo com as características que são similares a dos elementos da tabela periódica.

Além disso, existem clusters capazes de combinar-se com outros elementos, formando novos compostos com propriedades particulares e mantendo ainda sua identidade, assim como os átomos da tabela periódica. A esses clusters dá-se o nome de superátomos.

A estrutura eletrônica dos superátomos é bem peculiar. Os átomos estão ligados por forças eletrostáticas e a distância entre eles é resultado das forças de atração e repulsão e do arranjo tridimensional do cluster. Os núcleos e os elétrons mais internos dos átomos que formam o cluster descrevem uma esfera positivamente carregada com potencial uniformemente distribuído e os elétrons da camada de valência desses átomos formam uma nuvem de elétrons distribuídos em camadas eletrônicas em torno do pseudo-núcleo. Isso resulta em uma estrutura eletrônica similar a dos átomos. Esse modelo é chamado Jellium.

A distribuição eletrônica do modelo atômico Jellium, também conhecida como dispersão homogênea de elétrons para “orbitais superatômicos” obedece a lei de exclusão de Pauli, tal qual para os elementos, e é descrita por: 1S2|1P6|1D10|2S2 1F14|2P6 1G18|2D10 3S2 1H22|…, onde S-P-D-F-G denotam os caracteres do momento angular. As espécies mais estáveis apresentam distribuições de níveis de energia com orbitais completos, similar aos gases nobres, com n = 2, 8, 18, 34, 58, 92, 138 e etc. Essas espécies são inérteis em atmosferas altamente oxidantes, como as câmaras de oxigênio em altas temperaturas.

Dessa forma, a busca por “clusters” com novas propriedades é o campo de amplo interesse na área química. A pesquisa de novos modelos de “clusters” pode levar a descoberta de novos compostos com características ainda desconhecidas. Este trabalho irá abordar as propriedades físicas e químicas dos “clusters” de superátomos, bem como os recentes avanços e perspectivas nesta importante área de pesquisa.

Alguns Exemplos de Superátomos[editar | editar código-fonte]

Dentre os superátomos mais estudados, destacam-se os clusters de alumínio, como o Al13, o BAl12 e o Al14, dentre outros. Segundo estudos realizados pelos os cientistas Shiv N. Khanna e Welford Castleman Jr., estes aglomerados possuem propriedades químicas semelhantes às de átomos individuais de metais alcalinos-terrosos ou halogênios. E os mesmos foram capazes de chegar a tal conclusão, mediante aos resultados obtidos que revelaram que um aglomerado de 13 átomos de alumínio (Al13) se comportava como um átomo individual de iodo, enquanto que um aglomerado de 14 átomos de alumínio (Al14) se comporta como um átomo de um elemento alcalino- terroso [17] .

Segundo Khanna, os clusters de Al13 apresentam inúmeras aplicações, tais como: criar materiais de alumínio que não oxidam; ajudar a resolver o problema em combustíveis que queimam partículas de alumínio; utilizá-los no lugar do iodo em polímeros, o que permite o desenvolvimento de materiais com propriedades condutoras melhoradas, dentre outras [18] .

Outros exemplos de superátomos podem ser citados:

  • Li(HF)3Li
  • VSi16F
  • Pl13
  • VCs8
  • Al4H7-

Propriedades dos Superátomos[editar | editar código-fonte]

Os superátomos possuem o espectro de valência eletrônica e valência química análogos ao do átomo que os originaram. Esta analogia pode ser vista através do nível eletrônico em um gás confinado de elétron quase-livre, no qual o confinamento do quantum resulta em uma sequência de nível eletrônico 1S2 1P6 1D10. Diversos clusters possuem propriedades similares aos halogênios, tais como, Al13, BAl12, Al14, Al7- and (As73-), e para os clusters de Al13, foi encontrada afinidade eletrônica tão alta quanto a dos halogênios[19] . Quanto à afinidade eletrônica, o alumínio-13 mantém sua integridade mesmo após a interação com outros compostos num cluster. Isso ocorre devido à entidade Al13X- permanecer estável, onde X é um halogênio, que possui uma afinidade eletrônica igual ou inferior ao alumínio no complexo. Em fase gasosa, o alumínio reagiu com moléculas como I2 e HI gerando as novas espécies que se comportaram como halogênios[20] . Além disso, medidas de afinidade eletrônica do Al13 o correlacionaram muito próximo ao cloro[21] . O Al13 neutro e o seu ânion mimetizam um (super) halogêneo no primeiro caso, e no cluster ele se comporta como espécies gasosas raras ou não-reativas. Esses dados mostram que o Al13- retém sua integridade, mesmo na presença de ligantes reativos como o iodo. Já o Al14, apresentou certas características do metal alcalino terroso presente no cluster [22] . O mapeamento da densidade das cargas desses clusters proporciona uma compreensão de quão reativas são essas espécies com números ímpares de átomos de iodo. Quando um átomo de I está à esquerda e sozinho num lado oposto ao vértice contendo o Al, uma área de alta densidade de carga forma-se sobre o vértice o qual pode agir quimicamente como um sítio ativo, como mostrado por Jones et al., 2006 [23] , utilizando o iodeto de metila[24] . Essa distribuição de densidade de carga pode ser vista na figura abaixo (Figura 6).

Uma análise detalhada da estrutura eletrônica do Al13- que é quimicamente inerte, possui uma grande separação HOMO-LUMO, a qual é mantida nos clusters Al13In-. Assim, mantem-se a estabilidade química já iniciada com o Al13- [25] , [26] . A figura abaixo (Figura 7) mostra a as estruturas geométricas dos clusters de Al13 e Al 13-.

Além dos clusters de Al13, os clusters de vanádio também apresentam propriedades intrigantes e que foram estudadas por Reveles, J. U., et al. Analisando a formação de clusters livres compostos por um átomo de vanádio rodeado por átomos alcalinos e clusters de MnAu24(SH)18. Particularmente, o cluster de VCs8 é mostrado por ter o subnível d parcialmente completo, importante destacar que subníveis com letra minúscula referem-se aos átomos isolados (i.e. V, Al, etc) e subníveis com letra maiúscula referem-se aos subníveis do cluster formado, e um subnível eletrônico SP deslocalizado completo. O análogo atômico mais próximo é o manganês que possui uma configuração d5s2, com o subnível d com cinco elétrons desemparelhados e o subnível s completo com dois elétrons. Essa analogia se estende a dímeros e trímeros, em que os análogos de mudança no acoplamento magnético em Mnn são encontrados em clusters de superátomos. O vanádio é não-magnético na fase sólida, mas átomos de vanádio podem ter um momento magnético máximo de 3µB (Bohr magneton) por átomo (com três elétrons ocupando o subnível d). Pequenos clusters de vanádio são não-magnéticos. A anomalia é observada em clusters de vanádio com sódio, potássio e césio, onde observa-se um aumento significativo no momento magnético de 6,6-7,0µB para átomos de potássio e sódio e de 4µB para o césio [27] . A figura abaixo (Figura 8) representa a geometria dos clusters formados por adição de átomos de sódio e de césio.

Os gráficos apresentados na figura 9, abaixo representam a tendência energética e magnética dos clusters de vanádio com sódio e com césio.

E a figura abaixo (Figura 10) mostra as estruturas geométricas de menor energia para V2Na16 e para o dímero de (VCs8)2, e a densidade eletrônica total e de rede de spin do cluster de VCs8.

Estudos realizados por Castleman Jr., 2011 [28] demonstraram que a técnica de mapeamento da velocidade por imagem permite quantificar eletronicamente o estado excitado do elemento do cluster, inclusive sua anisotropia. Melko et al., 2010 [29] , demonstraram que clusters contendo composições atômicas diferentes, mas com o mesmo arranjo estrutural apresentam propriedades eletrônicas idênticas como: afinidade eletrônica, mesmo número de elétrons de valência e separação dos níveis energéticos. A descoberta das propriedades eletrônicas semelhantes também sugere comportamento químico semelhante o que implica que os clusters podem ser considerados como “superátomos” com propriedades previsíveis [30] . As propriedades eletrônicas dos sólidos atômicos são governadas pelas bandas formadas através da sobreposição dos orbitais atômicos enquanto que nos clusters sólidos a energia das bandas dependerá dos estados eletrônicos nos clusters individuais. Além disso, o comprimento e a natureza das ligações também são pontos para a diferenciação entre os sólidos e os clusters; nos sólidos só há ligações de um tipo e comprimento, já nos clusters há diferentes escalas e direções de ligações intra e inter clusters [31] .

As propriedades ópticas dos clusters também foram estudadas. Quando ligantes quirais são usados na síntese dos clusters, é observada intensa atividade óptica, muito maior do que só nos ligantes [32] . Estudos de dicroísmo circular realizados por Noguez et al., 2011 [33] , permitiram a aquisição de informações estruturais precisas para essas “moléculas”. Esses resultados mostram que há uma complexa interação entre a estrutura dos ligantes e o centro metálico (o ouro, p.ex.) e os estados eletrônicos do cluster.

O spin também controla a reatividade dos clusters com outras espécies, por exemplo, a reatividade dos clusters de alumínio com o oxigênio pôde ser alterada com a mudança dos seus estados de spin [34] , [35] . Sabe-se que pequenos clusters de ânions de alumínio contendo mais de 12 átomos de Al são muito reativos ao oxigênio, no entanto, quando nestes clusters são adicionados átomos de H, um novo modelo de reatividade emerge. Os estudos teóricos demonstraram que essa redução de reatividade está relacionada à conservação do spin; as moléculas de oxigênio têm um estado de multiplicidade tripleto e a reatividade com os clusters mesmo tendo o mesmo numero de elétrons de valência, é necessária uma excitação de spin do metal. Em contrapartida, nos casos onde a energia de excitação do spin do metal é baixa, o O2 se liga fortemente, pois a ligação O-O se rompe e os clusters tornam-se reativos. Quando a energia de excitação do spin é alta, a reatividade é reduzida. Estes dados são muito importantes pois, clusters que são não-reativos podem tornar-se reativos pela mudança de configuração de spin do cluster (via adição de um átomo de H, p. ex.) ou excitando o oxigênio para um estado de spin singleto [36] .Para evitar a tendência de se aderirem, os clusters são inseridos dentre de cavidades chamadas de zeólitas ou depositam-nas em superfícies [37] .

Sabe-se que o Mn exibe uma complexa ordem magnética numa unidade celular de 58 átomos. Já a molécula Mn2, possui momentos de spin atômico antiferromagneticamente acoplados enquanto que os clusters de Mn3 e Mn4 possuem momentos ferromagneticamente acoplados. Os momentos magnéticos de pequenos clusters de Nin também mudam conforme o seu tamanho, e o Ni5 possui um grande momento de spin variando de 0,85-1,81 µB. De fato, o cluster de Ni5 exibe um momento de 1,81 µB, quase três vezes mais que o valor da massa e o momento diminui cerca de 25% do Ni5 para o Ni6 [38] . De modo semelhante, quando o Rh é não-magnético, pequenos clusters de Rhn exibe finitos momentos de spin que variam fortemente com o tamanho [39] .

Recentes avanços e perspectivas[editar | editar código-fonte]

Como já foi mencionado anteriormente, os superátomos são aglomerados atômicos que apresentam a química semelhante de átomos da Tabela Periódica, ou ainda, alguns apresentam propriedade físicas diferentes de todos os átomos já descritos. Nesse contexto, os superátomos poderiam servir como blocos de construção para uma classe de sólidos com propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas, magnéticas e termodinâmicas únicas [40] . Obviamente, esses Superátomos precisam ser estáveis ou metaestáveis para que esses aglomerados de átomos possam ser usados como tijolos para a construção de novos materiais.[41] .

Como pode-se manipular e sintetizar novos superátomos, espera-se que possamos manipular as propriedades que desejemos para os novos blocos de construção. Pode-se ajustar e melhorar propriedades físicas, químicas, eletrônicas, magnéticas e ópticas.[42] .

As idéias a que se propõe de aproveitar os efeitos quânticos que emergem em sistemas de dimensões limitadas para reduzir a química de nanopartículas para aquelas tipicamente característica de átomos. Isto permite que se use a metodologia química de átomos como novos caminhos para materiais nano-estruturados com inovadoras propriedades eletrônicas, ópticas, magnéticas e mecânicas. As propriedades incomuns exibido pelo super-átomos Jellium como base levanta a possibilidade de manipular o comportamento químico de materiais ou estender suas aplicações de produtos químicos em termos de reatividade. A formação de moléculas contendo superátomo através de reações químicas selecionadas abre muitas possibilidades para a síntese de novos materiais nano-estruturados, e a adaptação de materiais com centros de reação única. Como um exemplo, o superátomo Al13, que se comporta como halogênio. Na síntese orgânica em geral usa-se muito halogênio, logo, a substituição de um halogênio pelo Al13 abre muitos novos aspectos interessantes para explorar. [43] .

O Al13 se assemelha as propriedades físicas e químicas do Iodo, consequentemente, não apresentando as propriedades do alumínio em seu estado elementar. Assim, um polímero feito com esse superátomo irá ser um melhor condutor do que um polímero de alumínio, pois o superátomo não se oxidará e não será queimado por combustíveis que queimam alumínio.[44] .

Visto a versatilidade de síntese e propriedades dos superátomos pode-se esperar como perspectivas, avanços tecnológicos e aplicações em diversas áreas, como medicina, produção de alimentos, fotografia, informática, farmácia e entre outros. Assim, as aplicações possíveis parecem variar com a imaginação do indivíduo ou grupo de indivíduos que os estuda.[45] . [46] .

Dentre todas as perspectivas relativas a possíveis empregos e ou estudos das superátomos, a que mais se destaca é o trabalho com os superátomos superfrios, chamados condensado de Bose-Einstein. Eric Cornell e Carl Wieman ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2001 por seu trabalho nesse campo, e outras equipes também relataram avanços nessa área. Este parece ser o campo mais observado pelos teóricos da área, pois, como supracitado, é fruto de um Prêmio Nobel.

Exceto pelas descobertas ocasionais de novos elementos metaestáveis de curta vida associados a ilha de estabilidade, a tabela periódica disponível no século 20 parecia estar completa. Entretanto, o desenvolvimento das pesquisas em torno dos superátomos tem expandido a tradicional tabela periódica a uma terceira dimensão. Um exemplo foi a descoberta de que Al13 reteve sua integridade mesmo quando interagiu com outros componentes de um composto de cluster. Isto é evidenciado pelo fato de que Al13X- persiste uma entidade estável, onde X é um halogênio tal como o iodo tendo uma afinidade eletrônica igual ou menor do que o complexo de alumínio. Experimentos em que Alumínio foi reagido com moléculas contendo halogênio, tais como I2 e HI mostrou que o componente contendo alumínio comportou-se como um halogênio ligado, como espécies di ou trihalogenadas. Assim, Al13 neutro e seus ânions mimetizam um (super) halogênio, e no contexto de um “átomo” com camada fechada, ele comportou-se como um gás raro [47] .[48] . [49] .[50] . Já espécies de Al14 mostram características de um metal alcalino terroso[51] .

Estudos mais recentes revelaram superátomos de comportamento multivalente, análogo ao comportamento mostrado por vários elementos da tabela periódica, por exemplo, Al7-/+(x) mimetiza os elementos do grupo 13. Pesquisas realizadas a partir de 2007 tem revelado ainda mais o fato de que o conceito de superátomo pode se estender para além das aplicações para sistemas contendo alumínio, como tem sido evidenciado, por exemplo, com estudos de outros superátomos, incluindo As73- e As113-, que suporta algo análogo ao fósforo (valência 5, 3, -3), e K3O, análogo ao um metal alcalino [52] . [53] . [54] .

Estes estudos abrem perspectiva para a formação de classes com análogos a vários elementos da tabela periódica como pode ser melhor visualizado na Figura 11.

Para o professor Dr. Ir. Andreas Schimidt-Ott, importante pesquisador da área, os superátomos encontrados até agora compartilham propriedades químicas com elementos da tabela periódica, pois suas camadas eletrônicas são semelhantes. No entanto, o professor Schimidt-Ott espera que a ciência nos próximos anos encontrará átomos com outras camadas que fornecerá propriedades totalmente novas. Segundo ele, esses são os superátomos que formarão a tabela periódica de terceira dimensão[55] .

Recentemente descobriu-se que aglomerados de magnésio tem atividade magnética, semelhante a um imã de ferro, sendo que com uma intensidade ainda maior.

É essa característica de um superátomo apresentar comportamento semelhante à de outro átomo que permite o pensamento de um novo eixo na tabela periódica.

Considerações Finais[editar | editar código-fonte]

O grande avanço na síntese, caracterização e compreensão fundamental de materiais com dimensões atômicas ocorreu por causa de inovações em métodos experimentais e teóricos. O desenvolvimento de métodos teóricos ajudados por computadores com alto processamento de dados não só tornou possível a análise de dados experimentais complexos, mas também permitiu prever propriedades que podem ser verificadas experimentalmente. A precisão das informações fornecidas é tal que os métodos teóricos podem ser usados para desenvolver materiais com propriedades sob medida. Estudar os superátomos com tamanhos selecionados fornece a oportunidade de investigar os fatores que regem o comportamento físico e químico e explorar os mecanismos que governam a reatividade química. A pesquisa de novos modelos de clusters pode levar à agradável descoberta de novos compostos com características magnéticas, eletrônicas ou óticas ainda não vistas em nenhum outro composto ou elemento conhecido. O tamanho/volume desses clusters e o design dependem da geometria na qual os átomos estão arranjados e, dessa forma, acredita-se na possibilidade de se desenvolver superátomos que mimetizem todos os átomos da tabela periódica pela modelagem do design e do tamanho destes.

Referências

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