Pesquisadores da Universidade de Uppsala, na Suécia, em colaboração com a USP, desenvolveram uma técnica pioneira de raios-X capaz de analisar a organização molecular da água ao redor de íons dissolvidos, como sódio e magnésio. Esta é a primeira vez que o fenômeno de Decaimento Radiativo Intermolecular (IRD) é observado em líquidos, abrindo novas fronteiras para o estudo de interações moleculares.
O que é o Decaimento Radiativo Intermolecular (IRD)?
O IRD ocorre quando um íon na água, atingido por raios-X, perde elétrons. Um elétron de uma molécula de água vizinha preenche a vacância na camada interna do íon, e a energia liberada é emitida como um fóton de raios-X. Este fóton carrega uma “impressão digital” distinta do ambiente imediato do íon, permitindo que os pesquisadores investiguem a camada de solvatação de dentro para fora.
Por que a camada de solvatação é crucial?
As camadas de solvatação – a primeira camada de moléculas de água que envolve um íon em solução – desempenham papéis fundamentais em interações intermoleculares, reatividade e estabilidade de soluções. Segundo Johan Söderström, autor principal do estudo, “a camada de solvatação determina como os íons se comportam na água, influenciando desde funções biológicas até corrosão e química de baterias”. A nova descoberta, publicada na revista Nature Communications, permite que os raios-X revelem diretamente a estrutura eletrônica dessa região interfacial crítica.
Como a pesquisa foi realizada?
A equipe utilizou radiação síncrotron no Laboratório MAX IV em Lund, Suécia, para investigar soluções aquosas de íons de sódio e magnésio. A análise dos fótons de raios-X emitidos revelou assinaturas espectrais distintas originadas das moléculas de água vizinhas, confirmando o processo de IRD. O Professor Lucas Cornetta, do Instituto de Física (IF) da USP, teve participação crucial na frente teórica do trabalho, realizando modelagens computacionais e cálculos de seções transversais de emissão de raios-X baseados em métodos de química quântica.
Vantagens da nova técnica e implicações futuras
Ao contrário de outros métodos que dependem da detecção de elétrons (limitados em ambientes líquidos), o IRD se baseia na produção de fótons de raios-X que atravessam facilmente o líquido. “O IRD inaugura uma forma alternativa de sondar essas características específicas no contexto das interações intermoleculares em ambientes líquidos”, afirma Cornetta. A modelagem teórica confirmou que o IRD surge da hibridização orbital entre o íon e as moléculas de água circundantes, sendo sensível apenas à primeira camada de solvatação, o que o torna uma sonda excepcionalmente seletiva para ambientes químicos locais em líquidos.
Os pesquisadores sugerem que o IRD pode ser detectável em outros sistemas, incluindo íons de metais de transição e ânions, indicando que o fenômeno é geral e potencialmente transformador para o estudo da química aquosa e biológica. Essa descoberta abre caminho para estudos específicos de estrutura de solvatação, ligações químicas e dinâmica ultrarrápida em líquidos, oferecendo uma visão “de dentro para fora” da solvatação.
Fonte: jornal.usp.br
