Een internationaal team onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), Zwitserland, heeft een familie van moleculen ontworpen die in staat zijn zich te binden aan metaalionen die aanwezig zijn in de omgeving en die tijdens de binding een gemakkelijk detecteerbaar lichtsignaal geven. Dit nieuwe type sensor vormt een 3D-structuur waarvan de moleculen chiraal zijn, Het is te zeggen, structureel identiek maar niet over elkaar heen, zoals de linker- en rechterhand. Deze moleculen bestaan ​​uit een ring en twee lichtgevende armen die een bepaald type licht uitstralen in een proces dat circulair gepolariseerde luminescentie (CPL) wordt genoemd. en selectief ionen zoals natrium detecteren. Dit onderzoek is gepubliceerd in Chemische Wetenschappen .

"De lichtgevende armen van onze moleculen functioneren als gloeilampen die oplichten of uitgaan afhankelijk van de aanwezigheid van een positief geladen ion, een metaalkation, " legt Jérôme Lacour uit, Decaan van de Faculteit Wetenschappen van UNIGE en gewoon hoogleraar in de afdeling Organische Chemie. Deze moleculen zijn te vergelijken met kleine lokken. Wanneer ze klaar zijn voor gebruik en de aanwezigheid van metalen detecteren, ze zenden een bepaald type licht uit (circulair gepolariseerd). Wanneer een metaalion wordt ingebracht, het werkt op hen in als een sleutel, de slotgeometrie verandert en het licht verdwijnt.

Deze "sloten" bestaan ​​uit twee delen:een ring (een kroonether) die metaalionen zoals natrium kan omringen, en twee gedraaide armen die zich uitstrekken vanaf de rand en werken als gloeilampen, waardoor onderzoekers kunnen detecteren of metaalionen aanwezig zijn of niet. Bij afwezigheid van metaalionen, de twee armen zijn dicht bij elkaar en stralen intense gepolariseerde luminescentie uit. Wanneer een metaalion wordt ingebracht, het molecuul verandert van geometrie. De armen bewegen uit elkaar en stoppen met het uitstralen van licht.

Gemakkelijk af te lezen moleculen

Je kunt ook "de sleutel verwijderen" door een aasetermolecuul toe te voegen. De luminescentie van beide armen wordt dan volledig hersteld. Deze aan/uit-functie kan worden herhaald over meerdere aan/uit-cycli, waardoor deze moleculen effectief en gemakkelijk te lezen zijn. Het molecuul gedraagt ​​zich dus als een schakelaar; het geeft een duidelijk signaal waarvan de praktische toepassingen talrijk kunnen zijn, te beginnen met de detectie van metalen in het milieu.

Het ontwerp van dergelijke omkeerbare schakelaars omvat in het algemeen het gebruik van zeldzame aardmetalen of andere grote complexe supramoleculaire assemblages (polymeren). "Ons systeem is gebaseerd op een klein molecuul koolstof, zuurstof en waterstof, en heeft het voordeel dat het reageert op eenvoudige en natuurlijk overvloedige kationen zoals natrium, " zegt Jérôme Lacour. Ondanks de functionele complexiteit van de moleculen, dit nieuwe type sensor kan eenvoudig worden gemonteerd via slechts twee synthetische stappen, die na drie jaar onderzoek zou kunnen worden vastgesteld.