Con Halloween terminado Las decoraciones fantasmales ahora están siendo reemplazadas por adornos con temas navideños, muchos de los cuales brillan en la oscuridad. Este resplandor denominada luminiscencia, se produce por reacciones químicas y bioquímicas o cuando los electrones de un material se excitan a estados de mayor energía tras la exposición a la luz. La luminiscencia de este último tipo se denomina fotoluminiscencia y se usa ampliamente en microscopía de fluorescencia y en el desarrollo de diferentes tipos de sensores.

Ahora, Investigadores de la Unidad de Coordinación de Química y Catálisis de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) han descubierto que al combinar cobre con moléculas orgánicas, pueden crear complejos metálicos que exhiben fotoluminiscencia. Y lo que es más, variando los tamaños de esas moléculas orgánicas, pueden controlar el brillo de la luz emitida. El estudio ha sido publicado en la revista Química Inorgánica .

Los investigadores han creado tradicionalmente complejos metálicos fotoluminiscentes utilizando materiales como platino, rutenio, osmio, renio e iridio, para usar en objetos como los diales de algunos relojes y relojes. Sin embargo, estos metales preciosos son muy caros, y los compuestos que forman son tóxicos de manipular. Complejos de cobre por otro lado, proporcionar una alternativa más barata y tener una estructura que los científicos puedan manipular fácilmente.

En este estudio, los científicos crearon complejos de cobre fotoluminiscentes combinando átomos de cobre con moléculas orgánicas, o ligandos, con diferentes grupos amina. "El proceso de construcción del complejo de cobre es simple y comienza con la síntesis de ligandos adecuados, "explica el Dr. Pradnya Patil, investigador postdoctoral y autor principal del estudio. Sintetizó cuatro moléculas de ligandos similares:N-metilo, N-isobutilo, N-isopropilo y N-terc-butilo, que variaban en tamaño, siendo la molécula de N-metilo la más pequeña y la molécula de N-terc-butilo la más grande.

La idea detrás de este estudio se le ocurrió por primera vez a la profesora Julia Khusnutdinova muchos años antes. Durante su investigación postdoctoral, descubrió que las moléculas de ligando utilizadas en este estudio actual, eran de naturaleza muy dinámica, ya que su capacidad para unirse con átomos metálicos estaba acompañada de muchas variaciones en sus formas moleculares y movimiento.

Las cuatro moléculas de ligando se combinaron luego con cobre para producir complejos metálicos y sus estructuras moleculares se examinaron utilizando técnicas avanzadas como la difracción de rayos X y la espectroscopia de RMN. para determinar su tamaño. El complejo de cobre más pequeño, que contenía N-metilo, se movió de manera más flexible y rápida en comparación con los otros tres, mientras que el complejo de cobre con N-terc-butilo fue el más lento ya que tenía una estructura molecular más voluminosa. Para su sorpresa, los investigadores encontraron que cuanto más lenta es la molécula, cuanto más brillante era la luz que emitía.

Llevando este nuevo hallazgo más lejos, los investigadores incorporaron moléculas con estructuras similares a estos complejos de cobre en polímeros, para que puedan utilizarse en una variedad más amplia de aplicaciones. Esto les ha permitido crear sondas moleculares que brillan más cuando se someten a tensión mecánica o tensión. "Tal material tiene el potencial de crear nuevos métodos para prevenir fallas en los materiales de construcción, ya que ayudará a detectar el desgaste antes de que el material se rompa. Este estudio arroja luz sobre el mecanismo de tal detección de estrés, "dice la profesora Julia Khusnutdinova.