Un equipo internacional liderado por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, ha diseñado una familia de moléculas capaces de unirse a los iones metálicos presentes en el entorno circundante y proporcionar una señal de luz fácilmente detectable durante la unión. Este nuevo tipo de sensor forma una estructura tridimensional cuyas moléculas son quirales, es decir, estructuralmente idéntico pero no superponible, como las manos derecha e izquierda. Estas moléculas constan de un anillo y dos brazos luminiscentes que emiten un tipo particular de luz en un proceso llamado Luminiscencia Polarizada Circular (CPL), y detectar selectivamente iones como el sodio. Esta investigación ha sido publicada en Ciencia química .

"Los brazos luminiscentes de nuestras moléculas funcionan como bombillas que se encienden o se apagan dependiendo de la presencia de un ión cargado positivamente, un catión de metal, "explica Jérôme Lacour, Decano de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y Catedrático Ordinario del Departamento de Química Orgánica. Estas moléculas se pueden comparar con pequeñas cerraduras. Cuando estén listos para operar y detectar la presencia de metales, emiten un tipo particular de luz (polarizada circularmente). Cuando se inserta un ion metálico, actúa sobre ellos como una llave, la geometría de la cerradura cambia y la luz desaparece.

Estos "candados" se componen de dos partes:un anillo (un éter corona) que puede rodear iones metálicos como el sodio, y dos brazos retorcidos que se extienden desde el borde y actúan como bombillas, permitiendo a los investigadores detectar si los iones metálicos están presentes o no. En ausencia de iones metálicos, los dos brazos están muy juntos y emiten una intensa luminiscencia polarizada. Cuando se inserta un ion metálico, la molécula cambia de geometría. Los brazos se separan y dejan de emitir luz.

Moléculas fáciles de leer

También puede "quitar la llave" agregando una molécula depuradora. A continuación, se recupera por completo la luminiscencia de ambos brazos. Esta capacidad de encendido / apagado se puede repetir durante varios ciclos de encendido / apagado, haciendo que estas moléculas sean efectivas y fáciles de leer. La molécula se comporta así como un interruptor; proporciona una señal clara cuyas aplicaciones prácticas podrían ser numerosas, comenzando por la detección de metales en el medio ambiente.

El diseño de tales interruptores reversibles generalmente implica el uso de tierras raras u otros conjuntos supramoleculares complejos grandes (polímeros). "Nuestro sistema se basa en una pequeña molécula de carbono, oxígeno e hidrógeno, y tiene la ventaja de reaccionar a cationes simples y naturalmente abundantes como el sodio, "dice Jérôme Lacour. A pesar de la complejidad funcional de las moléculas, este nuevo tipo de sensor se puede ensamblar fácilmente a través de solo dos pasos sintéticos, que podría establecerse después de tres años de investigación.