Molekylær switch registrerer metaller i miljøet

Et internationalt hold ledet af forskere fra Universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, har designet en familie af molekyler, der er i stand til at binde sig til metalioner, der er til stede i det omgivende miljø og give et let detekterbart lyssignal under binding. Denne nye type sensor danner en 3D-struktur, hvis molekyler er chirale, det vil sige, strukturelt identiske, men ikke overlejrbare, som venstre og højre hånd. Disse molekyler består af en ring og to selvlysende arme, der udsender en bestemt type lys i en proces kaldet Circular Polarized Luminescence (CPL), og selektivt detektere ioner, såsom natrium. Denne forskning er blevet publiceret i Kemisk Videnskab .

"De selvlysende arme i vores molekyler fungerer som pærer, der lyser eller slukker afhængigt af tilstedeværelsen af ​​en positivt ladet ion, en metalkation, " forklarer Jérôme Lacour, Dekan for Det Naturvidenskabelige Fakultet ved UNIGE og ordinær professor ved Institut for Organisk Kemi. Disse molekyler kan sammenlignes med små låse. Når de er klar til drift og opdager tilstedeværelsen af ​​metaller, de udsender en bestemt type lys (cirkulært polariseret). Når en metalion indsættes, det virker på dem som en nøgle, låsens geometri ændres, og lyset forsvinder.

Disse "låse" består af to dele:en ring (en kronæter), der kan omslutte metalioner såsom natrium, og to snoede arme, der strækker sig fra kanten og fungerer som pærer, giver forskere mulighed for at opdage, om metalioner er til stede eller ej. I mangel af metalioner, de to arme er tæt på hinanden og udsender intens polariseret luminescens. Når en metalion indsættes, molekylet ændrer geometri. Armene bevæger sig fra hinanden og holder op med at udsende lys.

Letlæselige molekyler

Du kan også "fjerne nøglen" ved at tilføje et scavenger-molekyle. Luminescensen af ​​begge arme genvindes derefter fuldstændigt. Denne tænd/sluk-funktion kan gentages over flere tænd/sluk-cyklusser, gør disse molekyler effektive og nemme at læse. Molekylet opfører sig således som en switch; det giver et klart signal, hvis praktiske anvendelser kan være mange, begyndende med påvisning af metaller i miljøet.

Udformningen af ​​sådanne reversible omskiftere involverer generelt brugen af ​​sjældne jordarter eller andre store komplekse supramolekylære samlinger (polymerer). "Vores system er baseret på et lille molekyle af kulstof, ilt og brint, og har den fordel at reagere på simple og naturligt rigelige kationer som natrium, " siger Jérôme Lacour. På trods af molekylernes funktionelle kompleksitet, denne nye type sensor kan nemt samles gennem kun to syntetiske trin, som kunne etableres efter tre års forskning.