Investigadores da Universidade de Oxford desenvolveram um material orgânico sólido capaz de conduzir íons com eficiência comparável à de eletrólitos líquidos. A descoberta elimina a perda de mobilidade iônica normalmente associada ao congelamento ou à cristalização de líquidos, abrindo caminho para dispositivos de estado sólido mais seguros, leves e versáteis.
Nova família de materiais orgânicos
O grupo liderado pela química Juliet Barclay projetou uma classe inédita de sais orgânicos, descritos como “eletrólitos independentes de estado”. Cada molécula apresenta um núcleo plano em formato de disco, cercado por longas cadeias laterais flexíveis. A carga positiva distribui-se de forma homogênea pela estrutura, evitando ligação forte com o contraíon negativo e permitindo que este se desloque livremente pelo material.
Quando o sal passa do estado líquido para o sólido, as unidades moleculares empilham-se em colunas rígidas, enquanto as cadeias laterais continuam maleáveis. Esse arranjo gera canais que mantêm a passagem dos íons negativos praticamente inalterada. Ensaios mostraram que a condutividade iônica permanece elevada não só na fase líquida, mas também no sólido e na fase de cristal líquido.
Ao contrariar a regra segundo a qual a solidificação reduz drasticamente a mobilidade iônica, o novo material supera um obstáculo histórico da eletroquímica e atende a uma demanda crescente de sistemas iontrônicos — tecnologias que utilizam íons, em vez de elétrons, para processar ou armazenar informação.
Aplicações em baterias, sensores e eletrônica neuromórfica
A principal aplicação imediata é a produção de eletrólitos sólidos mais estáveis que os líquidos tradicionais, frequentemente inflamáveis ou corrosivos. Um cenário sugerido pela equipa consiste em inserir o eletrólito no dispositivo em forma líquida, a temperatura ligeiramente elevada, para garantir bom contato com os eletrodos; em seguida, o sistema é resfriado à temperatura ambiente, onde o material se solidifica sem perda de desempenho.
Imagem: NewsUp Brasil
Os pesquisadores destacam o potencial em baterias, sensores químicos, dispositivos eletrocrômicos e na computação neuromórfica, área que procura reproduzir o funcionamento do cérebro por meio de circuitos baseados em íons. A leveza e a flexibilidade dos compostos orgânicos oferecem ainda vantagens frente a alternativas inorgânicas, além da possibilidade de síntese a partir de fontes renováveis.
Próximos passos da investigação
Segundo a equipa de Oxford, o desafio agora é aumentar ainda mais a condutividade e explorar diferentes combinações de cátions e ânions para ajustar propriedades mecânicas e térmicas. Estudos futuros incluirão demonstrações práticas em células de bateria e protótipos de dispositivos de processamento de sinais inspirados em neurônios.
A descoberta reforça a viabilidade de materiais orgânicos na eletrônica de estado sólido e oferece uma rota para reduzir custos, peso e riscos de segurança associados a eletrólitos convencionais. Ao manter a condução iônica estável em múltiplas fases, os “eletrólitos independentes de estado” apresentam um conjunto de características que pode redefinir o design de sistemas energéticos e de computação baseados em íons.
