Ciências da Natureza e suas Tecnologias Question #019e5c01
Pesquisas demonstram que nanodispositivos baseados em movimentos de dimensões atômicas, induzidos por luz, poderão ter aplicações em tecnologias futuras, substituindo micromotores, sem a necessidade de componentes mecânicos. Exemplo de movimento molecular induzido pela luz pode ser observado pela flexão de uma lâmina delgada de silício, ligado a um polímero de azobenzeno e a um material suporte, em dois comprimentos de onda, conforme ilustrado na figura.
Com a aplicação de luz ocorrem reações reversíveis da cadeia do polímero, que promovem o movimento observado.
O fenômeno de movimento molecular, promovido pela incidência de luz, decorre do(a)
movimento vibracional dos átomos, que leva ao encurtamento e à relaxação das ligações.
isomerização das ligações N=N, sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.
tautomerização das unidades monoméricas do polímero, que leva a um composto mais compacto.
ressonância entre os elétrons π do grupo azo e os do anel aromático que encurta as ligações duplas.
variação conformacional das ligações N=N, que resulta em estruturas com diferentes áreas de superfície.
Official Explanation / Community Explanations
A resposta correta é a que descreve a isomerização das ligações N=N, com a forma cis do polímero sendo mais compacta que a trans. O azobenzeno sofre isomerização reversível quando exposto à luz: a forma trans (mais estável e alongada) é convertida na forma cis (mais compacta e dobrada) sob luz UV, e vice-versa sob luz visível. Essa mudança conformacional altera as dimensões do polímero, gerando o movimento observado na lâmina de silício.
A alternativa que menciona movimento vibracional dos átomos está incorreta porque vibrações atômicas não produzem encurtamento ou relaxação significativos das ligações que resultem em movimento macroscópico; são fenômenos térmicos de pequena amplitude.
A tautomerização é um rearranjo de prótons e ligações duplas, não ocorre no azobenzeno sob luz; o processo é de isomerização geométrica, não tautomerização.
A ressonância entre elétrons π do grupo azo e do anel aromático existe, mas não encurta ligações duplas de forma a causar movimento; a ressonância é um efeito estabilizador, não um mecanismo de movimento.
A variação conformacional das ligações N=N é uma descrição genérica, mas o termo correto é isomerização cis-trans, que envolve uma mudança na geometria da ligação dupla, não apenas variação conformacional (que se refere a rotações em torno de ligações simples).