Imogolite

Foi descrito em 1962 pelos pedólogos japoneses Naganori Yoshinaga e Shigenori Aomine a partir de uma amostra recolhida em Uemura, prefeitura de Kumamoto, Kyūshū (Japão).^[8][9] O nome tem origem na palavra japonesa イモゴ, imogo, que designa os solos amarelo-acastanhados derivados da alteração de cinzas vulcânicas. Ocorre em andossolos e noutros solos de origem vulcânica junto com alofanas, quartzo, cristobalite, gibbsite, vermiculite e limonite.^[2]

A imogolite consiste numa rede de nanotubos com um diâmetro externo de ca. 2 nm e um diâmetro interno de ca. 1 nm. As paredes do tubo são formadas por folhas contínuas de Al(OH)
3 (gibbsite) e grupos de aniões de ortossilicato (O
3SiOH). Devido à sua estrutura tubular, disponibilidade natural e baixa toxicidade, a imogolite tem aplicações potenciais em materiais compósitos poliméricos, armazenamento de gás combustível, absorventes e como suporte de catalisadores em produtos químicos de catálise.^[10]

Estrutura

A estrutura atómica da imogolite foi publicada em 1972,^[11] demonstrando que a imogolite apresenta uma forma tubular bem definida com um diâmetro monodisperso de aproximadamente 2 nm. Assim, a imogolite pode ser considerada como uma nanopartícula natural ou mesmo um nanomineral.

A imogolite apresenta uma estrutura nanotubular que consiste numa camada octaédrica de iões de alumínio na parte externa do tubo e uma camada tetraédrica de iões de silício na parte interna. Ao contrário da maioria dos minerais de argila, a camada tetraédrica não é composta de um conjunto de iões de silício compartilhando ligações Si-O-Si. Os átomos de silício estão ligados à camada octaédrica por três ligações Si-O-Al e estão isolados uns dos outros. Esta estrutura local muito particular é facilmente reconhecível por espectroscopia de RMN do silício.^[12]

Síntese

Uma imogolite sintética, análoga química e estrutural à imogolite natural, foi produzida em laboratório em 1977,^[13] muito antes de terem sido sintetizados pela primeira vez nanotubos de carbono em 1990. Desde então, muitas mudanças na estrutura e composição das imogolites sintéticas foram obtidas em laboratório, permitindo à ciência dos materiais explorar a grande diversidade de características físico-químicas e propriedades de integração com outros materiais e processos.

Em 1982 foi realizada uma síntese em que os átomos de silício foram substituídos por átomos de germânio,^[14] que conduziu à obtenção de novos nanotubos análogos às imogolites, as Ge-imogolites. Desde então, muitas técnicas laboratoriais e industriais foram desenvolvidas para sintetizar Ge-imogolites em grandes quantidades,^[15] de fazer variar a forma (parede simples ou dupla),^[16] o comprimento dos tubos (micrométricos ou nanométricos)^[17] e a sua cristalinidade (estrutuar lacunar).^[18]

Estas Ge-imogolites de características variáveis ​​e síntese controlada têm permitido grandes avanços no entendimento dos mecanismos de formação das imogolitas e de outras argilas do grupo da alofanas, na busca de novas propriedades e no estudo da toxicologia e ecotoxicologia dos nanomateriais.

Em 2011 foi obtida por síntese na Universidade Politécnica de Turim, uma imogolite híbrida apresentando uma cavidade recoberta por grupos Si-CH₃.^[19]

Foram também sintetizados nanotubos de imogolite dopados com ferro para tubos à base de silício,^[20][21] de germânio^[22] e híbridos.^[23]

Grupo das alofanas

A imogolite está incluída no seguinte grupo de minerais e mineraloides:

• Alofana Al₂O₃•(SiO₂)⁻•(H₂O)⁻
• Hisingerite Fe₂Si₂O₅(OH)₄•2(H₂O)
• Imogolite Al₂SiO₃(OH)₄
• Neotocite (ou neotokite) (Mn,Fe)SiO₃•(H₂O)
• Zinalsite Zn₂AlSi₂O₅(OH)₄•2(H₂O)

• Aluminossilicato
• Andalusite
• Mineral argiloso
• Nanopartícula
• Nanotubo

• Wada K, Yoshinaga N (1969). «The structure of "Imogolite"» (PDF). Am. Mineral. 54: 50–71 
• Gabriel JC, Davidson P (2003). «Mineral Liquid Crystals from Self-Assembly of Anisotropic Nanosystems» (PDF). Topics in Current Chemistry. 226: 126–127. doi:10.1007/b10827. Cópia arquivada (PDF) em 26 de julho de 2011  (Contains structure illustration)
• Gustafsson, Jon Petter; Karltun, Erik; Bhattacharya, Prosun (1998). Allophane and imogolite in Swedish soils or why small, previously unknown, fibres influence the water quality in forests. Col: Trita-AMI., 3046 (em inglês). Stockholm: Royal Institute of Technology (KTH) 
• Yuan, Peng; Thill, Antoine; Bergaya, Faïza (2016). Nanosized Tubular Clay Minerals: Halloysite and Imogolite. Col: Developments in Clay Science, 7 (em inglês). [S.l.]: Elsevier. ISBN 978-0-08-100293-3 

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• Imogolita, mindat.org.
• Imogolita, webmineral.com.
• Manual de imogolita, Mineral Data Publishing.