Un team internazionale guidato da ricercatori dell'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, ha progettato una famiglia di molecole in grado di legarsi agli ioni metallici presenti nell'ambiente circostante e fornire un segnale luminoso facilmente rilevabile durante il legame. Questo nuovo tipo di sensore forma una struttura 3D le cui molecole sono chirali, vale a dire, strutturalmente identici ma non sovrapponibili, come le mani sinistra e destra. Queste molecole sono costituite da un anello e da due bracci luminescenti che emettono un particolare tipo di luce in un processo chiamato Circular Polarized Luminescence (CPL), e rilevare selettivamente ioni come il sodio. Questa ricerca è stata pubblicata in Scienze chimiche .

"I bracci luminescenti delle nostre molecole funzionano come lampadine che si accendono o si spengono a seconda della presenza di uno ione caricato positivamente, un catione metallico, " spiega Jérôme Lacour, Preside della Facoltà di Scienze dell'UNIGE e Professore Ordinario del Dipartimento di Chimica Organica. Queste molecole possono essere paragonate a piccole ciocche. Quando sono pronti per operare e rilevare la presenza di metalli, emettono un particolare tipo di luce (polarizzata circolarmente). Quando viene inserito uno ione metallico, agisce su di loro come una chiave, la geometria della serratura cambia e la luce scompare.

Questi "lucchetti" sono costituiti da due parti:un anello (un etere corona) che può circondare ioni metallici come il sodio, e due bracci attorcigliati che si estendono dal bordo e fungono da lampadine, consentendo ai ricercatori di rilevare se gli ioni metallici sono presenti o meno. In assenza di ioni metallici, i due bracci sono ravvicinati ed emettono un'intensa luminescenza polarizzata. Quando viene inserito uno ione metallico, la molecola cambia geometria. Le braccia si allontanano e smettono di emettere luce.

Molecole di facile lettura

Puoi anche "rimuovere la chiave" aggiungendo una molecola scavenger. La luminescenza di entrambe le braccia è quindi completamente recuperata. Questa capacità di accensione/spegnimento può essere ripetuta su diversi cicli di accensione/spegnimento, rendendo queste molecole efficaci e di facile lettura. La molecola si comporta quindi come un interruttore; fornisce un segnale chiaro le cui applicazioni pratiche potrebbero essere numerose, a partire dalla rilevazione di metalli nell'ambiente.

La progettazione di tali interruttori reversibili generalmente comporta l'uso di terre rare o altri grandi complessi supramolecolari complessi (polimeri). "Il nostro sistema si basa su una piccola molecola di carbonio, ossigeno e idrogeno, e ha il vantaggio di reagire a cationi semplici e naturalmente abbondanti come il sodio, " dice Jérôme Lacour. Nonostante la complessità funzionale delle molecole, questo nuovo tipo di sensore può essere facilmente assemblato attraverso solo due passaggi sintetici, che potrebbe essere stabilito dopo tre anni di ricerca.