Las moléculas quirales son imágenes especulares unas de otras. No se pueden superponer y juegan un papel crucial en materiales y tecnologías avanzadas. Sin embargo, no ha habido sistemas teóricos fiables para el diseño y síntesis de materiales quirales. Estos sistemas solo habían experimentado un desarrollo gradual, con químicos que avanzan en el diseño y síntesis de materiales quirales basados ​​en su intuición.

Un grupo de investigación dirigido por Tadashi Mori en la Universidad de Osaka alineó dos hexahelicenos (Figura 1) en varias orientaciones, examinado teóricamente, y propuso que el doble hexaheliceno en forma de S y X alineado en simetría correcta era una clave para mejorar las propiedades de los helicenos. Luego, los investigadores sintetizaron hexahelicenos dobles para demostrar sus propiedades quiropticas mejoradas como materiales quirales:dicroísmo circular (CD) y luminiscencia polarizada circularmente (CPL). Los resultados de su investigación se publicaron en Química de las comunicaciones .

Alinearon múltiples unidades quirales de hexahelicene para examinar a fondo cómo se mejorarían sus propiedades quiropticas mediante cálculos químicos cuánticos. (Figura 2) Los resultados sugirieron que los rendimientos quiropticos se mejoraron en los helicenos en forma de S y X alineados en simetria derecha.

Los investigadores también examinaron la cantidad de moléculas que deben alinearse y el espacio entre las moléculas y encontraron la posibilidad de que los helicenos dobles, en el que se fusionan dos helicenos, podrían convertirse en materiales quirales ideales.

Basado en la discusión mencionada anteriormente, empleando hexahelicenos dobles prístinos en forma de X y S (DNH y DPC) como modelos moleculares representativos, este grupo sintetizó ambos hexahelicenos dobles, demostrando una mejora drástica de sus propiedades quiropticas. (Figura 3)

Buscaron determinar qué factores controlan las respuestas quiropticas y encontraron que tanto la intensidad como la orientación de los momentos dipolares de transición eléctrica y magnética de las moléculas eran importantes.

Este grupo demostró un nuevo protocolo lógico para diseñar materiales quirales:cómo alinear y diseñar moléculas racionalmente. Mediante el uso de estrategias más allá de las formas convencionales de desarrollo material que se basaron en la intuición de los investigadores, el grupo mejoró drásticamente los costos de desarrollo de materiales. La luz polarizada se puede utilizar para tecnología de información óptica de próxima generación, por lo que este estudio acelerará la innovación técnica en el desarrollo de materiales avanzados para pantallas 3D y endoscopios en aplicaciones médicas, así como pintura de seguridad en los campos de la información y la comunicación.