Investigadores del Instituto de Ciencias Integradas del Material Celular (iCeMS) de la Universidad de Kyoto y la Universidad de Tokio han desarrollado un material cristalino sensible a la luz que supera los desafíos enfrentados en estudios anteriores.

Las moléculas fotocromáticas cambian sus estados electrónicos o estructuras químicas, cuando se expone a la luz. Pueden desempeñar un papel clave en el desarrollo de materiales 'fotosensibles' que podrían usarse en sistemas de administración para la liberación controlada de fármacos. o para desarrollar andamios dinámicos para la ingeniería de tejidos, entre otras aplicaciones. Pero hasta ahora, su uso con materiales sólidos ha demostrado ser un desafío porque los materiales han sido demasiado rígidos para permitir cambios repetibles y reversibles.

Susumu Kitagawa de iCeMS, Hiroshi Sato de la Universidad de Tokio, y sus colegas, preparó un cristal poroso flexible compuesto de un derivado de ditienileteno fotosensible, iones de zinc (Zn2 +), y 1, 4-bencenodicarboxilato.

El 'polímero de coordinación poroso' consistía en láminas bidimensionales conectadas por pilares de moléculas fotosensibles, que creó un tridimensional, marco enredado. Los investigadores comparan los componentes entrelazados con el alambre de metal retorcido y los rompecabezas de cuerdas.

Debido a la naturaleza flexible del marco enredado, los canales cambiaron de forma cuando se expusieron a la luz. La distancia entre las dos capas se redujo con la irradiación ultravioleta y luego se expandió cuando se iluminó con luz visible.

Los investigadores probaron la capacidad del material para absorber dióxido de carbono (CO2). Cuando el material no fue irradiado, adsorbió hasta 136 mililitros (ml) de CO2. Cuando se expone a la luz ultravioleta, los poros se encogieron, disminuyendo la adsorción de CO2 a 108 ml. Cuando luego se expone a la luz visible, La absorción de CO2 volvió a subir a 129 ml. Luego disminuyó a 96 ml al volver a exponerse a la luz ultravioleta.

La estructura entrelazada del polímero permite estos cambios de absorción de CO2 reversibles y repetibles; da espacio para que las moléculas fotosensibles se transformen al tiempo que les permite liberar su tensión en el material flexible.

Las pruebas preliminares indicaron que el cristal poroso también podría adsorber otros gases, como el nitrógeno, a varias temperaturas, pero se requiere una investigación más detallada.

Nuestra estrategia permitirá el acceso a una nueva dimensión de compuestos porosos como plataformas para diversas conversiones fotoquímicas y la fotomodulación de propiedades porosas, "concluyen los investigadores en su estudio, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

El Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares (iCeMS) de la Universidad de Kyoto en Japón tiene como objetivo avanzar en la integración de las ciencias celulares y de los materiales, Ambos campos tradicionalmente fuertes en la universidad, en un entorno de investigación global excepcionalmente innovador. iCeMS combina las biociencias, química, ciencia de materiales y física para crear materiales para el control celular mesoscópico y materiales inspirados en células. Tales desarrollos son prometedores para avances significativos en la medicina, estudios farmacéuticos, el medio ambiente y la industria.