O cientista da Tomsk State University, Rashid Valiev, e colegas das universidades de Helsinque e Oslo descobriram uma nova categoria de moléculas raras cujas propriedades podem ser controladas alterando a indução de um campo magnético externo. Estas são moléculas paramagnéticas da classe das porfirinas. As porfirinas estão presentes na hemoglobina e na clorofila e estão intimamente relacionadas aos processos de fotossíntese e respiração em organismos vivos.
Os resultados do estudo foram publicados na revista Comunicações Químicas da Royal British Chemical Society.
Porfirinas paramagnéticas abertas com uma camada de elétrons fechada são moléculas muito raras, porque possuem uma estrutura eletrônica específica. Usualmente, as moléculas com tal estrutura são muito instáveis; porfirinas abertas, por contraste, são bastante estáveis. Isso torna possível manipular suas propriedades físico-químicas com um campo magnético externo em magneto-óptica e nanotecnologia.
Desde 2012, um grupo de cientistas, que inclui um professor assistente na TSU, estudou a natureza aromática das porfirinas e seus derivados. A aromaticidade é uma propriedade especial de alguns compostos químicos para exibir estabilidade anormalmente alta. Esse é um conceito importante em química teórica e está intimamente relacionado ao problema de classificar e organizar as moléculas orgânicas de acordo com sua reatividade. Contudo, os cientistas o definem usando a física. Em particular, eles calculam correntes induzidas magneticamente nas moléculas.
"Para mim, sempre foi interessante para o físico conectar nossas correntes e o conceito de aromaticidade com as propriedades espectroscópicas ou físicas das moléculas, "diz Rashid Valiev." Isso foi feito em 2017 para porfirinas altamente anti-aromáticas. Essas moléculas podem ser usadas em problemas magneto-ópticos, onde o controle das propriedades físicas das moléculas é usado alterando a indução de um campo magnético externo. O significado fundamental do nosso resultado é que explicamos a natureza do paramagnetismo dessas moléculas. "
Usando métodos teóricos da química quântica, Valiev e seus colegas das universidades de Helsinque e Oslo estudaram as propriedades magnéticas de sete moléculas de isoflorinas e carbaporfirinas, ambos sintetizados e hipotéticos. Eles mostraram que quatro das sete moléculas exibem paramagnetismo, e seu spin é zero no estado eletrônico básico, o que é um caso extremamente raro.
