El científico de la Universidad Estatal de Tomsk, Rashid Valiev, y sus colegas de las universidades de Helsinki y Oslo han descubierto una nueva categoría de moléculas raras cuyas propiedades pueden controlarse cambiando la inducción de un campo magnético externo. Se trata de moléculas paramagnéticas de la clase de las porfirinas. Las porfirinas están presentes en la hemoglobina y la clorofila y están estrechamente relacionadas con los procesos de fotosíntesis y respiración en los organismos vivos.

Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Comunicaciones químicas de la Royal British Chemical Society.

Las porfirinas paramagnéticas abiertas con una capa de electrones cerrada son moléculas muy raras, porque tienen una estructura electrónica específica. Generalmente, las moléculas con tal estructura son muy inestables; porfirinas abiertas, por el contrario, son bastante estables. Esto permite manipular sus propiedades fisicoquímicas con un campo magnético externo en magnetóptica y nanotecnología.

Desde 2012, un grupo de científicos, que incluye un profesor asistente en TSU, ha estudiado la naturaleza aromática de las porfirinas y sus derivados. La aromaticidad es una propiedad especial de algunos compuestos químicos que presenta una estabilidad anormalmente alta. Ese es un concepto importante en la química teórica y está estrechamente relacionado con el problema de clasificar y ordenar las moléculas orgánicas de acuerdo con su reactividad. Sin embargo, los científicos lo definen usando la física. En particular, calculan corrientes inducidas magnéticamente en las moléculas.

"Para mi, Siempre fue interesante para el físico conectar nuestras corrientes y el concepto de aromaticidad con las propiedades espectroscópicas o físicas de las moléculas, ", dice Rashid Valiev." Esto se hizo en 2017 para las porfirinas altamente antiaromáticas. Estas moléculas se pueden utilizar en problemas magnetoópticos, donde el control de las propiedades físicas de las moléculas se utiliza cambiando la inducción de un campo magnético externo. El significado fundamental de nuestro resultado es que explicamos la naturaleza del paramagnetismo de estas moléculas ".

Usando métodos teóricos de la química cuántica, Valiev y sus colegas de las universidades de Helsinki y Oslo estudiaron las propiedades magnéticas de siete moléculas de isoflorinas y carbaporfirinas. tanto sintetizados como hipotéticos. Demostraron que cuatro de las siete moléculas exhiben paramagnetismo, y su giro es cero en el estado electrónico básico, que es un caso extremadamente raro.