Un nuevo descubrimiento permite a los científicos cambiar la forma de las moléculas de azobenceno utilizando luz visible, que es más práctica y segura que la luz ultravioleta utilizada anteriormente. Los azobencenos son increíblemente versátiles y tienen muchos usos potenciales, como en la fabricación de máquinas pequeñas y la mejora de la tecnología, así como la fabricación de medicamentos controlables con luz.
Los azobencenos, moléculas versátiles con un gran potencial en diversas aplicaciones tecnológicas, han requerido tradicionalmente luz ultravioleta para la fotoisomerización. Sin embargo, un nuevo enfoque promete cambiar el juego.
Los científicos, Prof. Igor Schapiro de la Universidad Hebrea de Jerusalem, Rafal Klajn del Instituto Weizmann de Ciencia y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, y Arri Priimagi de la Universidad de Tampere, junto con un equipo de investigadores, han introducido un nuevo concepto denominado “desequilibrio por sensibilización bajo confinamiento” o DESC.
Este enfoque innovador ofrece por primera vez la posibilidad de provocar una transformación molecular específica, específicamente la conversión de un estado “E” a un estado “Z”. Se pueden considerar como una forma “on” y “off” en las solicitudes. Este cambio puede ser provocado por la luz visible, incluidas las longitudes de onda en la parte roja del espectro visible.
El estudio, titulado “Desequilibrando los azobencenos por sensibilización a la luz visible bajo confinamiento”, se ha publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Science.
Lo que hace que las moléculas de azobenceno sean particularmente interesantes es su capacidad para sufrir cambios en su forma en respuesta a tipos específicos de luz, incluida la luz ultravioleta y visible. Este fenómeno, conocido como fotoisomerización, permite a los azobencenos hacer la transición entre dos formas o isómeros distintos, los isómeros “E” y “Z”. Este atributo único tiene una importancia inmensa, ya que desbloquea un espectro diverso de aplicaciones que abarcan la nanotecnología, el almacenamiento de datos, la administración de fármacos, la ciencia de los materiales y la investigación biológica. En esencia, los azobencenos sirven como elementos fundamentales en numerosos avances científicos y tecnológicos.
“A través de nuestros estudios computacionales y cálculos químicos cuánticos, hemos iluminado el camino hacia un enfoque innovador, que no solo avanza en el campo fundamental del azobenceno, sino que también allana el camino para aplicaciones prácticas. Estas aplicaciones aprovechan el poder de la luz visible, incluida la longitud de onda roja de la luz”, dijo el profesor Igor Schapiro, de la Universidad Hebrea de Jerusalem.
Los azobencenos son componentes fundamentales en una amplia gama de tecnologías, desde interruptores moleculares y actuadores hasta sistemas de almacenamiento de datos y administración de fármacos. Hasta ahora, su fotoisomerización requería luz ultravioleta, lo que limitaba su aplicabilidad. Sin embargo, DESC representa un avance significativo, ofreciendo un enfoque supramolecular que permite la isomerización controlada de E-a-Z con luz inofensiva.
Aspectos clave del estudio
Enfoque novedoso: DESC introduce un nuevo enfoque supramolecular para la fotoisomerización del azobenceno, permitiéndole luz visible, incluidas las longitudes de onda rojas.
Trabajo en equipo de moléculas: la combinación de un huésped macrocíclico especial y un fotosensibilizador es el secreto detrás del éxito de DESC. Trabajan juntos para seleccionar y cambiar ciertas moléculas de azobenceno.
Desbloqueando nuevas oportunidades: DESC conduce a estados fotoestacionarios especiales que antes no eran posibles crear directamente con luz. Esto abre muchas nuevas posibilidades para usar azobencenos de diferentes maneras.
Esta investigación pionera abre nuevas y emocionantes vías para la utilización de azobencenos en diversos campos. Al ampliar el rango de longitudes de onda de luz que pueden inducir la isomerización, DESC promete mejorar la eficiencia y aplicabilidad de las tecnologías basadas en azobenceno.
El estudio, titulado “Disequilibrating azobenzenes by visible-light sensitization under confinement” ha sido publicado en Science.
Equipo de investigación
Julius Gemen, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Jonathan R. Church, Centro Fritz Haber para la Investigación de Dinámica Molecular, Instituto de Química, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Tero-Petri Ruoko, Facultad de Ingeniería y Ciencias Naturales, Universidad de Tampere.
Nikita Durandin, Facultad de Ingeniería y Ciencias Naturales, Universidad de Tampere.
Michał J. Białek, Departamento de Química, Universidad de Wrocław.
Maren Weißenfels, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Moran Feller, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Miri Kazes, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Magdalena Odaybat, Departamento de Química, Centro de Investigación de Ciencias Moleculares, White City Campus, Imperial College London.
Veniamin A. Borin, Centro Fritz Haber para la Investigación de Dinámica Molecular, Instituto de Química, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Rishir Kalepu, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Yael Diskin-Posner, Departamento de Apoyo a la Investigación Química, Instituto Weizmann de Ciencias.
Dan Oron, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias.
Matthew J. Fuchter, Departamento de Química, Centro de Investigación de Ciencias Moleculares, White City Campus, Imperial College London.
Arri Priimagi, Facultad de Ingeniería y Ciencias Naturales, Universidad de Tampere.
Igor Schapiro, Centro Fritz Haber para la Investigación de Dinámica Molecular, Instituto de Química, Universidad Hebrea de Jerusalem.
Rafal Klein, Departamento de Química Molecular y Ciencia de los Materiales, Instituto Weizmann de Ciencias, e Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria.
