As moléculas quirais são imagens espelhadas umas das outras. Eles não são sobreponíveis e desempenham um papel crucial em materiais e tecnologias avançadas. Contudo, não havia sistemas teóricos confiáveis ​​para o projeto e a síntese de materiais quirais. Esses sistemas tiveram apenas um desenvolvimento gradual, com químicos fazendo progresso no design e na síntese de materiais quirais com base em sua intuição.

Um grupo de pesquisa liderado por Tadashi Mori na Universidade de Osaka alinhou dois hexahelicenos (Figura 1) em várias orientações, examinado teoricamente, e propôs que hexahelicenos duplos em forma de S e X alinhados em simetria correta eram a chave para melhorar as propriedades dos helicenes. Os pesquisadores então sintetizaram hexahelicenes duplos para demonstrar suas propriedades quiróticas melhoradas como materiais quirais:dicroísmo circular (CD) e luminescência circularmente polarizada (CPL). Os resultados de suas pesquisas foram publicados em Química da Comunicação .

Eles alinharam várias unidades hexaheliceno quirais para examinar minuciosamente como suas propriedades quirópticas seriam aprimoradas por cálculos químicos quânticos. (Figura 2) Os resultados sugeriram que os desempenhos quirópticos foram aprimorados em helicenos em forma de S e X alinhados em simetria direita.

Os pesquisadores também examinaram o número de moléculas a serem alinhadas e o espaço entre as moléculas e descobriram a possibilidade de que helicenos duplos, em que duas helicenos são mescladas, podem se tornar materiais quirais ideais.

Com base na discussão declarada acima, empregando hexaelicenos duplos intactos em forma de X e S (DNH e DPC) como modelos moleculares representativos, este grupo sintetizou dois hexahelicenes duplos, demonstrando uma melhoria drástica de suas propriedades quirópticas. (Figura 3)

Eles procuraram determinar quais fatores controlam as respostas quirópticas e descobriram que tanto a intensidade quanto a orientação dos momentos de dipolo de transição elétrica e magnética das moléculas eram importantes.

Este grupo demonstrou um novo protocolo lógico para projetar materiais quirais - como alinhar e projetar moléculas de maneira racional. Ao usar estratégias além das formas convencionais de desenvolvimento de materiais que foram baseadas na intuição dos pesquisadores, o grupo melhorou drasticamente os custos de desenvolvimento de materiais. A luz polarizada pode ser usada para tecnologia de informação óptica de próxima geração, portanto, este estudo irá acelerar a inovação técnica no desenvolvimento de materiais avançados para visores 3-D e endoscópios em aplicações médicas, bem como tinta de segurança nas áreas de informação e comunicação.