Los químicos de la Universidad Northwestern han utilizado luz visible y nanopartículas extremadamente pequeñas para crear de forma rápida y sencilla moléculas que son de la misma clase que muchos compuestos principales para el desarrollo de fármacos.

Impulsado por la luz los catalizadores de nanopartículas realizan reacciones químicas con productos químicos muy específicos, moléculas que no solo tienen las fórmulas químicas correctas, sino que también tienen disposiciones específicas de sus átomos en el espacio. Y el catalizador se puede reutilizar para reacciones químicas adicionales.

Las nanopartículas semiconductoras se conocen como puntos cuánticos, tan pequeños que solo tienen unos pocos nanómetros de diámetro. Pero el tamaño pequeño es poder, dotar al material de atractivas propiedades ópticas y electrónicas que no son posibles a escalas de mayor longitud.

"Los puntos cuánticos se comportan más como moléculas orgánicas que como nanopartículas metálicas, "dijo Emily A. Weiss, quien dirigió la investigación. "Los electrones están comprimidos en un espacio tan pequeño que su reactividad sigue las reglas de la mecánica cuántica. Podemos aprovechar esto, junto con el poder de creación de plantillas de la superficie de las nanopartículas ".

Este trabajo, publicado recientemente por la revista Química de la naturaleza , es el primer uso de la superficie de una nanopartícula como plantilla para una reacción impulsada por la luz llamada cicloadición, un mecanismo simple para hacer muy complicado, compuestos potencialmente bioactivos.

"Usamos nuestros catalizadores de nanopartículas para acceder a esta clase deseable de moléculas, llamados ciclobutanos tetrasustituidos, a través de simple, reacciones de un solo paso que no solo producen moléculas con alto rendimiento, pero con la disposición de los átomos más relevante para el desarrollo de fármacos, "Dijo Weiss." Estas moléculas son difíciles de fabricar de otra manera ".

Weiss es profesor de química de Mark and Nancy Ratner en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg. Se especializa en controlar los procesos electrónicos impulsados ​​por la luz en puntos cuánticos y usarlos para realizar la química impulsada por la luz con una selectividad sin precedentes.

Los catalizadores de nanopartículas utilizan energía de la luz visible para activar moléculas en sus superficies y fusionarlas para formar moléculas más grandes en configuraciones útiles para aplicaciones biológicas. La molécula más grande se desprende fácilmente de la nanopartícula, liberando la nanopartícula para ser utilizada nuevamente en otro ciclo de reacción.

En su estudio, Weiss y su equipo utilizaron nanopartículas de tres nanómetros hechas de seleniuro de cadmio semiconductor y una variedad de moléculas iniciadoras llamadas alquenos en solución. Los alquenos tienen dobles enlaces carbono-carbono centrales que son necesarios para formar los ciclobutanos.

El estudio se titula "Cicloadiciones intermoleculares [2 + 2] regio y diastereoselectivas fotocatalizadas por puntos cuánticos".