Los componentes básicos de los productos químicos diseñados racionalmente son elementos simples:carbono, hidrógeno, oxígeno y así sucesivamente. Estos elementos se pueden combinar de innumerables formas para lograr una variedad de productos químicos con diferentes características. Incluso el mismo producto químico puede tratarse de manera diferente:con presión o calor, por ejemplo, para mostrar propiedades drásticamente diferentes. Una versión más simple es pensar en cómo se puede hervir el agua para cocinar la pasta o congelarla para convertirla en hielo; el mismo ingrediente se puede convertir en dos estados diferentes mediante un tratamiento de temperatura.

Ahora, los investigadores están trabajando para controlar mejor cómo responden los productos químicos al tratamiento, así como cómo revertir los productos químicos a su estado original con poca o ninguna interferencia. Tal control permitiría a los científicos preparar los sistemas de detección de estímulos ambientales, así como repetir continuamente la detección.

Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama ha logrado tales resultados con un compuesto específico que puede emitir luz y tiene aplicaciones potenciales en la próxima generación de dispositivos inteligentes, como dispositivos portátiles y pinturas anti-falsificación. Publicaron sus resultados en línea el 12 de septiembre. antes de imprimir en Comunicaciones químicas .

El compuesto es un derivado del tiofeno, que es un tinte con propiedades de luminiscencia mecanocrómica, cambia de color con el cambio físico. Comienza a emitir un brillo violeta bajo la irradiación de luz ultravioleta, pero como está expuesta a estímulos mecánicos, como moler, el resplandor violeta cambia ligeramente a azul. Otra intervención externa puede hacer que el compuesto sane y se vuelva violeta nuevamente.

"Los tintes mecanocrómicamente luminiscentes (MCL) han atraído recientemente un interés considerable debido a sus aplicaciones potenciales, "dijo Suguru Ito, autor del artículo y profesor asociado en el Departamento de Química y Ciencias de la Vida de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Nacional de Yokohama. "Sin embargo, todavía es muy difícil diseñar racionalmente tintes MCL con las características deseadas ".

En este estudio, sin embargo, Los investigadores descubrieron que al agregar otro químico llamado DMQA, el tinte cambió a naranja bajo estímulos mecánicos. El tinte tampoco necesitó más estímulos externos para volver al violeta.

"Combinamos dos tipos de pautas de diseño racional para ajustar las propiedades luminiscentes, dando como resultado las características deseadas (y sin precedentes) de alto contraste, tintes autorrecuperables, "Dijo Ito.

La primera pauta de diseño racional es que el comportamiento de recuperación del tinte se puede atribuir a la longitud del grupo alquilo en el compuesto:una cadena más larga de átomos de carbono con hidrógenos en el tinte permite que el tinte se recristalice y cure a tiempo. El segundo es que al mezclar con DMQA, la gama de colores entre el estado original y el estado fundamental difiere mucho.

"El siguiente paso es establecer una guía de diseño racional para controlar la capacidad de respuesta del tinte a los estímulos mecánicos, "Dijo Ito." Mi objetivo final es desarrollar un sistema innovador de detección de presión mediante la creación racional de un material que puede cambiar su color de emisión en etapas en respuesta a estímulos mecánicos de diferente intensidad ".

Con tal control, Ito podría utilizar estímulos mecánicos para inducir con precisión una respuesta específica e intencionada. Un poco de presión podría cambiar el brillo violeta a azul, un poco más de presión acerca el brillo al rojo. Un sistema con tal capacidad permitiría cambios y recuperaciones escalonadas por el estímulo, que podría ser muy beneficioso en la próxima generación de materiales inteligentes, según Ito.