Un nuevo sistema de reacción puede detectar rayos X con la mayor sensibilidad jamás registrada mediante el uso de moléculas orgánicas. El sistema, desarrollado por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST), Ikoma, Japón; y Centre National de la Recherche Scientfique (CNRS), Toulouse, Francia, implica la cicloreversión del terarileno, haciendo que la molécula cambie reversiblemente entre isoformas incoloras y azules en presencia o ausencia de rayos X. Con detección a dosis seguras, Se espera que este sistema de reacción detecte incluso los niveles de rayos X más débiles considerados peligrosos.

Los materiales fotorreactivos convierten la entrada de luz en salida química y son estándar en tecnologías de impresión de semiconductores y 3-D. Algunos de estos materiales también se utilizan en protección ocular, p.ej., Gafas de sol que pueden reducir la exposición a los rayos UV cambiando el color de la lente. Similar, Los trabajadores en riesgo de exposición a la radiación de rayos X deben usar insignias de control que indiquen niveles peligrosos a través de cambios en materiales fotorreactivos. Sin embargo, El profesor de NAIST Tsuyoshi Kawai enfatiza que estas insignias no eliminan por completo el riesgo.

"Los materiales actuales para los detectores portátiles son sensibles a aproximadamente 1 Gy. Idealmente, los sistemas de gestión de la seguridad requieren unas cien veces más sensibilidad, " él dice.

Kawai es un experto en aumentar la eficiencia de la fotoconversión de moléculas fotorreactivas, habiendo centrado su atención principalmente en terarylenes, moléculas orgánicas con las que su equipo de investigación ha logrado de forma constante eficiencias de reacción excepcionalmente altas.

"Hemos mejorado constantemente el número de moléculas que pueden someterse a la fotoconversión en respuesta a un fotón. Era uno a uno en 2011 y hoy se convierte en 33 moléculas por fotón". " él dice.

Aumentar el rendimiento cuántico de terarilenos es maximizar el número de cambios que puede inducir un solo fotón. Han seleccionado terarilenos debido a su reversibilidad, lo que significa que la molécula se puede convertir de nuevo a la isoforma azul inicial tras la exposición a la luz ultravioleta, lo que permite que el sistema se reinicie para un uso repetido.

En efecto, el cambio de color es una de las varias razones por las que cree que las moléculas orgánicas son preferibles al considerar los detectores de rayos X.

"Los detectores orgánicos fotocromáticos pueden informar rayos X a través de cambios de color fácilmente observables y son reciclables y fáciles de procesar, " él dice.

La modificación clave de las moléculas de terarileno fue la adición de un grupo fenilo a solo una de las moléculas dos grupos feniltiofeno, lo que permitió la fotoconversión reversible entre dos isoformas. El resultado fue una sensibilidad de hasta 0,3 Gy, haciéndolo más de 1000 veces más sensible que los sistemas comerciales actuales. Notablemente, 0,3 Gy se considera un nivel de exposición seguro, sugiriendo que ningún nivel peligroso pasará desapercibido.

Las reacciones de fotoconversión como la fotosíntesis o la estimulación neuronal en respuesta a la luz en nuestros ojos ocurren con menos del 100% de eficiencia (menos de una molécula reacciona a un fotón). El sistema diseñado por los investigadores, sin embargo, podría alcanzar el 3300% (33 moléculas por fotón), mostrando el potencial de las moléculas orgánicas en sistemas artificiales.

"Creo que esta es la eficiencia más alta jamás reportada para la fotoconversión con una molécula orgánica, "señala Kawai.