Ett internationellt team som leds av forskare från universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, har utformat en familj av molekyler som kan binda till metalljoner som finns i den omgivande miljön och ger en lätt detekterbar ljussignal under bindningen. Denna nya typ av sensor bildar en 3D-struktur vars molekyler är kirala, det vill säga, strukturellt identiska men inte överlagliga, som vänster och höger hand. Dessa molekyler består av en ring och två självlysande armar som avger en viss typ av ljus i en process som kallas Circular Polarized Luminescence (CPL), och selektivt detektera joner såsom natrium. Denna forskning har publicerats i Kemisk vetenskap .

"De självlysande armarna i våra molekyler fungerar som glödlampor som lyser eller släcks beroende på närvaron av en positivt laddad jon, en metallkatjon, "förklarar Jérôme Lacour, Dekan vid naturvetenskapliga fakulteten vid UNIGE och ordinarie professor vid institutionen för organisk kemi. Dessa molekyler kan jämföras med små lås. När de är redo att använda och upptäcker närvaron av metaller, de avger en viss typ av ljus (cirkulärt polariserat). När en metalljon sätts in, det fungerar på dem som en nyckel, låsgeometrin ändras och ljuset försvinner.

Dessa "lås" består av två delar:en ring (en kroneter) som kan omsluta metalljoner som natrium, och två vridna armar som sträcker sig från fälgen och fungerar som glödlampor, tillåter forskare att upptäcka om metalljoner finns eller inte. I avsaknad av metalljoner, de två armarna ligger nära varandra och avger intensiv polariserad luminescens. När en metalljon sätts in, molekylen ändrar geometri. Armarna rör sig isär och slutar avge ljus.

Lättlästa molekyler

Du kan också "ta bort nyckeln" genom att lägga till en scavenger -molekyl. Luminescensen för båda armarna återhämtar sig sedan helt. Denna på/av -funktion kan upprepas under flera på/av -cykler, gör dessa molekyler effektiva och lättlästa. Molekylen beter sig alltså som en switch; det ger en tydlig signal vars praktiska tillämpningar kan vara många, börjar med detektering av metaller i miljön.

Utformningen av sådana vändbara omkopplare innebär i allmänhet användning av sällsynta jordartsmetaller eller andra stora komplexa supramolekylära sammansättningar (polymerer). "Vårt system är baserat på en liten kolmolekyl, syre och väte, och har fördelen av att reagera på enkla och naturligt rikliga katjoner som natrium, "säger Jérôme Lacour. Trots molekylernas funktionella komplexitet, denna nya typ av sensor kan enkelt monteras genom endast två syntetiska steg, som skulle kunna upprättas efter tre års forskning.