Un equipo de investigación dirigido por el profesor Zhang Guoqing de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha presentado un novedoso sensor de sólidos moleculares que permite el reconocimiento quiral rápido de aminoácidos naturales a temperatura ambiente. fosforescencia (RTP), superando las limitaciones de complementariedad estructural y generalidad en los métodos tradicionales basados ​​en luminiscencia. Sus hallazgos se publican en Nature Communications. .

Los sistemas RTP dopados con host huésped han logrado avances significativos en aplicaciones de diversos campos, incluida la optoelectrónica de próxima generación, la bioimagen de alto contraste y el reconocimiento quiral. Con una atención cada vez mayor en el diseño de sistemas RTP con restos quirales, comprender la relación entre estructura y propiedad se ha vuelto crucial.

Aprovechando el papel esencial de la quiralidad en la evolución natural, la exploración de métodos espectrales más ricos para comprender la correlación entre la quiralidad molecular, los estados excitados y el espín de los electrones dilucidará principios fundamentales e impulsará transformaciones tecnológicas innovadoras.

En su trabajo anterior publicado en 2023, el equipo del profesor Zhang descubrió y nombró por primera vez el fenómeno de mejora de la fosforescencia selectiva quiral (CPE), que revela la dependencia quiral de la transferencia de energía entre moléculas.

En este estudio, propusieron un esquema de detección más universal que permitiera un rápido reconocimiento quiral de RTP. Descubrieron que los aminoácidos reaccionan con el cloruro de 2-naftoilo altamente reactivo en condiciones suaves, formando aceptores de energía quirales. Este proceso sensibiliza la generación de RTP en un medio donante de energía triplete. Al mismo tiempo, el derivado de L-fenilalanina sirve como donador de energía triplete universal, lo que proporciona ventajas en la producción y purificación en masa.

Inicialmente, el equipo confirmó la viabilidad del diseño modular en los sistemas CPE. Los resultados experimentales mostraron que, bajo diferentes proporciones de dopaje, los factores de mejora de la fluorescencia eran relativamente bajos, oscilando entre 1,6 y 3,2. Sin embargo, en las mismas condiciones, los factores de mejora de los espectros RTP aumentaron significativamente.

Esta diferencia se atribuye al hecho de que la fluorescencia del huésped puede ocurrir a través de la transferencia de energía de Förster y Dexter, mientras que el RTP del huésped se limita a la transferencia de energía de Dexter.

Además, el método de preparación óptimo se determinó comparando las relaciones de intensidad espectral bajo diferentes métodos de preparación, y se realizó una selección de los 15 aminoácidos naturales y sus enantiómeros no naturales según el esquema establecido. Los resultados mostraron que este método tiene la aplicabilidad más amplia entre todos los sistemas de detección quiral luminiscente publicados, con tiempos de reconocimiento de tan solo unos pocos minutos.

Finalmente, al introducir átomos pesados ​​(p. ej., bromo) para modular la estructura molecular y mejorar la tasa de transición de la radiación de las moléculas invitadas, se lograron mejores efectos de mejora de la fosforescencia. Este resultado demuestra la posibilidad de optimizar estructuras moleculares bajo la guía de los principios de CPE para obtener mejores condiciones de reconocimiento, lo que muestra las ventajas del reconocimiento de detección RTP orgánico.