Com o fim do Halloween, decorações fantasmagóricas agora estão sendo substituídas por enfeites temáticos de Natal, muitos dos quais brilham no escuro. Este brilho, denominado luminescência, é produzido por reações químicas e bioquímicas ou quando os elétrons de um material são excitados para estados de energia mais elevados após a exposição à luz. A luminescência do último tipo é chamada de fotoluminescência e é amplamente usada em microscopia de fluorescência e no desenvolvimento de diferentes tipos de sensores.

Agora, pesquisadores da Unidade de Coordenação de Química e Catálise da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) descobriram que, ao combinar cobre com moléculas orgânicas, eles podem criar complexos metálicos que exibem fotoluminescência. O que mais, variando os tamanhos dessas moléculas orgânicas, eles podem controlar o brilho da luz emitida. O estudo foi publicado na revista Química Inorgânica .

Os pesquisadores tradicionalmente criaram complexos de metal fotoluminescente usando materiais como a platina, rutênio, ósmio, rênio e irídio, para uso em objetos como os mostradores de alguns relógios e relógios. Contudo, esses metais preciosos são muito caros, e os compostos que eles formam são tóxicos para o manuseio. Os complexos de cobre, por outro lado, fornecem uma alternativa mais barata e têm uma estrutura que os cientistas podem manipular facilmente.

Neste estudo, os cientistas criaram complexos fotoluminescentes de cobre combinando átomos de cobre com moléculas orgânicas, ou ligantes, com diferentes grupos de amina. "O processo de construção do complexo de cobre é simples e começa com a síntese de ligantes adequados, "explica o Dr. Pradnya Patil, pesquisador pós-doutorado e autor principal do estudo. Ela sintetizou quatro moléculas de ligantes semelhantes - N-metil, N-isobutil, N-isopropil e N-terc-butil - que variavam em tamanho, com a molécula de N-metil sendo a menor e a molécula de N-terc-butil a maior.

A ideia por trás deste estudo surgiu pela primeira vez a Prof. Julia Khusnutdinova muitos anos antes. Durante sua pesquisa de pós-doutorado, ela descobriu que as moléculas de ligante usadas neste estudo, eram muito dinâmicos por natureza, já que sua capacidade de se ligar a átomos de metal era acompanhada por muitas variações em suas formas moleculares e movimento.

As quatro moléculas de ligante foram então combinadas com cobre para produzir complexos de metal e suas estruturas moleculares foram examinadas usando técnicas avançadas, como difração de raios-X e espectroscopia de NMR, para determinar seu tamanho. O menor complexo de cobre, que continha N-metil, movido de forma mais flexível e rápida em comparação com os outros três, enquanto o complexo de cobre com N-terc-butil era o mais lento, pois tinha uma estrutura molecular mais volumosa. Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que quanto mais lenta a molécula, mais brilhante a luz emitida.

Levando essa nova descoberta adiante, os pesquisadores incorporaram moléculas com estruturas semelhantes a esses complexos de cobre em polímeros, para que eles pudessem ser usados ​​em uma ampla variedade de aplicações. Isso permitiu que eles criassem sondas moleculares que brilham mais intensamente quando submetidas a tensões ou esforços mecânicos. "Esse material tem o potencial de criar novos métodos para evitar a falha de materiais de construção, pois ajudará a detectar o desgaste antes que o material realmente se quebre. Este estudo lança luz sobre o mecanismo de detecção de tal tensão, "diz a Prof. Julia Khusnutdinova.