Venha Conhecer as Investigadoras do C2TN - Leonor Maria

quarta-feira, março 28, 2018


A pretexto do Dia Internacional da Mulher, que se comemora a 8 de Março, o C2TN celebra as suas mulheres cientistas que se afirmam e destacam pela excelência do seu trabalho e pelo impacto do mesmo. Ao longo deste mês publicaremos o perfil de 6 investigadoras do C2TN. Esteja atento! Deixamo-vos hoje com a nossa próxima investigadora, Leonor Maria.



Leonor Maria licenciou-se em Engenharia Química em 1996, pela Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade Nova de Lisboa, e concluiu o doutoramento em Química em 2003, pelo Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa. Actualmente é investigadora no Grupo de Química dos elementos-f do C2TN-IST e a sua investigação é focada na síntese química e análise estrutural, em particular nos aspectos fundamentais da síntese, reactividade, ligação e estrutura de novos compostos de coordenação e organometálicos de lantanídeos, urânio e tório.

A minha paixão pela química começou prematuramente, ainda no meu 9º ano, mas foi só em 1997 que surgiu a oportunidade de sintetizar novas moléculas. Poucos meses depois de terminar a minha licenciatura em Engenharia Química, vim trabalhar para o Instituto Tecnológico Nuclear, actual Centro de Ciências e Tecnologias Nucleares, num projeto sobre a química de coordenação do urânio. Ao contrário de outros metais da tabela periódica, este metal não tinha sido mencionado nas minhas aulas de Química Inorgânica, isto por ser um metal cuja química é mais imprevisível e também por ser um metal mais “temido”, tanto pela sua radioactividade como toxicidade. Sendo assim, na altura, ainda havia muito para aprender sobre como este metal se liga às moléculas orgânicas e como os seus compostos reagem com outras moléculas. Estudar o urânio era, e continua a ser, importante para a compreensão do comportamento deste metal no meio ambiente e em resíduos nucleares, e também para estudar a possibilidade da sua utilização em catálise para transformações químicas. Os meus estudos de doutoramento prosseguiram neste sentido: na química de coordenação deste metal muito desafiante.

Após o doutoramento, trabalhei por um período de cerca de 5 anos na área da Química Inorgânica Radiofarmacêutica, tentando identificar compostos de tecnécio-99m como possíveis sondas de diagnóstico para problemas a nível do cérebro e do miocárdio, e usando como modelo estrutural compostos de rénio.

No final de 2009, juntei-me ao Grupo dos Elementos-f do C2TN, e desde então que me dedico ao design e síntese de novos compostos moleculares de lantanídeos e actinídeos. Ou seja, ligo ao meu metal (por exemplo samário ou urânio) outras moléculas – os ligandos, através de átomos doadores de eletrões (exemplo: azoto, oxigénio, enxofre) presentes nessas moléculas orgânicas e crio um novo composto. Dedico-me ainda ao estudo da reactividade desses compostos moleculares, procurando descobrir correlações de propriedades, reactividade e estrutura. Estes metais por natureza são muito oxofílicos, isto é, “gostam” de oxigénio e como tal têm tendência a estabelecer ligações fortes com o mesmo. Para poder estudar os complexos metálicos com o metal em diversos estados de oxidação acessíveis, incluindo os estados de oxidação mais baixos (compostos com níveis de oxidação mais baixos são mais reactivos), é necessário trabalhar em meios não aquosos e em condições isentas de oxigénio e água. Como tal, o grande laboratório para sintetizar estes compostos é uma caixa de luvas inerte. Ao trabalhar nestas condições, as possibilidades de trabalhar com uma maior variedade de ligandos também é maior, e o grande desafio será escolher o ligando orgânico mais adequado para formar compostos com estes iões metálicos volumosos, que permitam controlar a sua reactividade ou a propriedade física que se pretenda estudar.

Esta investigação é essencialmente de natureza fundamental e muitos progressos têm sido feitos ao longo destes últimos 20 anos pela comunidade científica que trabalha na área da química do urânio, incluindo na activação de pequenas moléculas (CO2, CO) e no conhecimento das propriedades magnéticas dos compostos moleculares de urânio. Como a ciência básica é a base do conhecimento científico, que se deve continuar a apostar nela, e como tal insistir na investigação da química do urânio. E, como alguém disse, este metal exibe um carácter tipo “Dr. Jekyll and Mr. Hyde”; umas vezes comporta-se que como um metal de transição, outras vezes tem um comportamento mais semelhante à dos seus “parentes” lantanídeos, e outras vezes apresenta ainda uma química diferente, o que poderá levar a novas aplicações que não só energia nuclear ou armas. Quem sabe?

Da autoria de Leonor Maria.





Leonor Maria graduated in Chemical Engineering in 1996 from the Faculty of Sciences and Technologies from the Universidade Nova de Lisboa. She has concluded her PhD in Chemistry in 2003 from Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon. Currently, she is a researcher in the f-elements Group at C2TN-IST and her work focuses on the chemical synthesis and structural analysis of molecular compounds, more specifically, in fundamental aspects of synthesis, reactivity, bonding and structure of new coordination and organometallics compounds of lanthanides, uranium and thorium. 

My passion for Chemistry was born at an early stage of my life, when I was still in the 9th grade, but it was not until 1997 that I had the opportunity to work on the synthesis of new molecules. A few months after I graduated in Chemical Engineering, I arrived at the Instituto Tecnológico Nuclear, currently Centre for Nuclear Sciences and Technologies, to work on a project dealing with the coordination chemistry of uranium. Contrary to other metals from the periodic table, I had never heard of uranium chemistry in any of my Inorganic Chemistry classes, probably due to the fact that this metal exhibits a more unpredictable chemistry, and also for being a “feared” metal, not only for its radioactivity but also for its toxicity. At that time, there was a lot to be learned about how this metal binds to organic molecules and how its compounds react with other molecules. Studying the fundamental chemistry of uranium was, and still is, important to understand the behavior of this metal in the environment and in nuclear waste clean-up. This knowledge is also needed to discover the possibilities of using uranium in catalysis for chemical transformations or in other applications besides nuclear fuels. My PhD studies took this direction: the coordination chemistry of this very challenging and fascinating metal. 

After finishing my PhD, I worked for about 5 years in the field of inorganic radiopharmaceutical chemistry, using the chemistry of rhenium and technetium-99m in the search for probes for brain and myocardium nuclear imaging diseases.

At the end of 2009, I joined the f-element Chemistry Group of C2TN, and since then, I have dedicated my work to the design and synthesis of new molecular compounds of lanthanides and actinides. That is, we bind organic molecules to the metal (e.g. samarium or uranium) – the ligands, that have electron donor elements, such as oxygen, nitrogen and sulphur, creating a new molecular metal complex. I also study the reactivity of the newly produced molecular compounds, looking for correlations between properties, reactivity and solid state structures. 

The lanthanides and actinides metals are oxophilic by nature, i.e., they “like” oxygen and therefore, tend to form strong bonds with it. In order to be able to work with metals in a range of available oxidation states, including the preparation of molecular complexes with the metal in a lower oxidation state (compounds with lower oxidations are more reactive), it is necessary to work in a non-aqueous environment and in the absence of oxygen and water. Given this, the main “laboratory” that allows for the synthesis of these molecular compounds is an inert glove box. By working with these conditions, the possibilities of handling a larger variety of ligands is higher and the biggest challenge is to choose the most appropriate organic molecule (ligand) that is able to bind to such large metallic ions and stabilized them, and at the same time, allowing to control the reactivity for a target compound or target property.

This is basic research, and large advances have been made in the past 20 years by the scientific community that works in the field of uranium chemistry, including in the activation of small molecules (CO2, CO) and in the magnetic properties of molecular complexes. As basic sciences are the basis for scientific knowledge, I believe we should continue to do fundamental research and that we should not give up on the research on the chemistry of uranium. As a scientist once said, this metal exhibits something like a “Dr. Jekyll and Mr. Hyde character”; sometimes it behaves like a transition metal, sometimes it behaves like lanthanides, and often enough its chemistry is original, which could be interesting for other applications beyond nuclear energy or weapons. Who knows?

Authored by Leonor Maria.

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