Inspirados pela forma como as células se movem e se dividem, engenheiros e cientistas de materiais criaram um novo líquido capaz de armazenar energia captada de diversas fontes, incluindo a luz, através da sua recombinação física em um gel. Nesse estado gelatinoso, o material funciona como uma bateria, retendo energia por meses e liberando-a quando exposto ao oxigênio.

Divulgada na semana passada na revista Chem , esta pesquisa de prova de conceito aponta para um futuro em que um único material livre de metais poderá captar, armazenar e utilizar energia . Se comprovada, a tecnologia líquida poderá fornecer novas maneiras de armazenar e aproveitar eletricidade ou criar semicondutores para dispositivos onde os materiais metálicos tradicionais podem apresentar desvantagens, como implantes médicos. O comportamento do material é “notável”, afirma Frank Crespilho, professor de química da Universidade de São Paulo que não participou desta pesquisa.

O novo material se inspira no comportamento do citoesqueleto, a rede de filamentos proteicos que se auto-monta e desmonta constantemente dentro de uma célula, permitindo que ela se mova e se divida. Para imitar isso em um sistema artificial, pesquisadores liderados por Samuel Stupp, químico da Universidade Northwestern, projetaram uma molécula composta por dois componentes: uma unidade aromática de aminonaftaleno (ANI), que reage à luz, e um metilviologênio (MV), que pode armazenar elétrons. O material começa como um líquido amarelo, mas quando a luz incide sobre ele, o componente ANI da molécula absorve energia e doa elétrons para o componente MV. Na prática, esses elétrons rearranjados atuam como uma espécie de cola: a absorção de energia faz com que as moléculas se reorganizem em agregados estáveis em forma de fita, transformando o líquido amarelo em um gel preto onde os elétrons podem ser armazenados em uma configuração de alta energia por meses.

Quando o gel é exposto ao oxigênio, ele se desfaz e volta ao estado líquido, liberando elétrons. A energia liberada por esse processo pode ser usada para impulsionar reações químicas, fazendo com que o líquido funcione como uma bateria — e ficando pronto para ser “recarregado” e usado novamente. “É como colocar luz em uma garrafa”, diz Stupp.

Dispositivos de fotossíntese artificial capazes de transformar luz em energia química já existem, explica ele. Por exemplo, dispositivos conhecidos como células fotoeletrolíticas já utilizam luz para separar a água em gases hidrogênio e oxigênio, que podem ser recombinados e queimados como combustível. Mas, segundo Stupp, um material de componente único que também pode armazenar essa energia de forma reversível para uso posterior, sob demanda, é uma novidade. Além disso, o material não apenas capta energia da luz: ele também pode armazenar energia elétrica, de combustíveis químicos e até mesmo de raios X.

O material encontra-se em um estágio inicial de desenvolvimento, e Stupp e Crespilho hesitam em especular em detalhes sobre como ele poderá ser utilizado futuramente. Dito isso, a capacidade do composto de reter e liberar energia sob demanda pode torná-lo útil para o armazenamento de energia no futuro, talvez para alimentar relógios inteligentes ou outros dispositivos vestíveis leves.

A eletrônica flexível representa outra aplicação potencial. Como a versão em gel do material atua como um semicondutor, ela poderia fornecer uma alternativa ao silício em aplicações onde semicondutores maleáveis e não metálicos seriam úteis, como em certos tipos de implantes médicos ou sensores.

Crespilho alerta que este novo material está longe de ser um sistema prático de armazenamento de energia. Para demonstrar utilidade no mundo real, diz ele, precisaria passar pelos mesmos tipos de testes pelos quais as baterias recarregáveis passam hoje, como avaliar sua potência e estabilidade ao longo de muitos ciclos de carga e descarga. Mas, se for desenvolvido ainda mais, acrescenta, o material poderá representar uma bem-vinda ruptura com o século passado das tecnologias energéticas: uma era dominada por substâncias feitas de metais e materiais inorgânicos. "Estou muito entusiasmado com este trabalho."