p A transferência e separação de carga é um processo fundamental na conversão de energia que alimenta a vida na Terra. Além da implantação em células solares e fotocatalisadores, este processo é encontrado na fotossíntese, pois permite a conversão de energia ao coletar luz e, em seguida, transferi-la e convertê-la em energia química. p Contudo, compreensão mais profunda da transferência e separação de carga em nível molecular continua a ser um desafio, como esse processo é muito rápido - a transferência e a separação de carga induzida por absorção de luz ocorrem ao longo de alguns femtossegundos a alguns picossegundos.

p Uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD), Academia Chinesa de Ciências, Pohang University of Science and Technology e Vanderbilt University, superou esse desafio usando fluorescência em seus sistemas de modelo e estudando a mudança na saída de fluorescência - intensidade, vida e comprimento de onda, etc. - e descobriram um novo processo de transferência e separação de carga denominado lançador de carga intramolecular torcido (TICS). Em moléculas TICS, os fragmentos doadores e aceitadores de carga trocam de papéis dinamicamente após absorver a luz e experimentar uma torção estrutural, exibindo assim um fenômeno de 'lançadeira de carga'.

p O único bidirecional, O processo de comutação de funções TICS o diferencia de um processo semelhante de transferência de carga unidirecional, denominado transferência de carga intramolecular torcida (TICT). Embora o TICT tenha facilitado o desenvolvimento de muitos materiais e dispositivos funcionais, como fluoróforos brilhantes e fotoestáveis, supressores escuros, sensores de viscosidade e sensores de polaridade, O TICS abre um novo caminho para os químicos construírem sondas fluorescentes exclusivas e úteis em uma ampla gama de famílias químicas de fluoróforos.

p Por exemplo, a equipe de pesquisa construiu sondas fluorescentes TICS que podem ser usadas para detectar glutationa, um antioxidante encontrado em plantas e animais que é essencial para a remoção de muitos produtos químicos tóxicos em células biológicas. De forma similar, outro tipo de sonda baseada em TICS especificamente construída seria capaz de detectar fosgênio, um gás incolor e altamente tóxico que foi usado como um agente de arma química durante a Primeira Guerra Mundial, que podem ser usados ​​em ataques terroristas.

p O professor assistente do SUTD, Liu Xiaogang, explicou como a equipe de pesquisa desenvolveu sondas fluorescentes de glutationa baseadas em TICS e seus esforços para transformar a química do corante de tentativa e erro em engenharia molecular.

p "A pesquisa nesta área de estudo tem sido freqüentemente baseada em tentativa e erro. No SUTD, onde o design é um componente chave em nossa estratégia de pesquisa, fizemos questão de adotar uma abordagem centrada no design em nosso processo de pesquisa. Primeiro, analisamos o big data químico e identificamos um padrão entre as estruturas moleculares e as propriedades fluorescentes. Depois de compreender este processo TICS, então projetamos uma sonda para provar este conceito, "disse o Professor Assistente Liu.