Um novo sistema de reação pode detectar raios-X com a maior sensibilidade já registrada usando moléculas orgânicas. O sistema, desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara (NAIST), Ikoma, Japão; e Centre National de la Recherche Scientfique (CNRS), Toulouse, França, envolve a ciclorreversão do terarileno, fazendo com que a molécula mude reversivelmente entre isoformas incolores e azuis na presença ou ausência de raios-X. Com detecção em doses seguras, espera-se que este sistema de reação detecte até os níveis mais fracos de raios-X considerados perigosos.

Os materiais fotorreativos convertem a entrada de luz em saída de produtos químicos e são padrão em tecnologias de semicondutores e impressão 3-D. Alguns desses materiais também são usados ​​na proteção dos olhos, por exemplo., óculos de sol que podem reduzir a exposição aos raios ultravioleta, alterando a cor das lentes. De forma similar, trabalhadores em risco de exposição à radiação de raios-X são obrigados a usar crachás de monitoramento que indicam níveis perigosos por meio de mudanças em materiais fotorreativos. Contudo, O professor do NAIST Tsuyoshi Kawai enfatiza que esses emblemas não eliminam completamente o risco.

"Os materiais atuais para detectores vestíveis são sensíveis a cerca de 1 Gy. Idealmente, sistemas de gerenciamento de segurança querem cerca de cem vezes mais sensibilidade, " ele diz.

Kawai é especialista em aumentar a eficiência de fotoconversão de moléculas fotorreativas, tendo focado sua atenção principalmente nos terarilos, moléculas orgânicas com as quais sua equipe de pesquisa alcançou consistentemente eficiências de reação excepcionalmente altas.

“Temos melhorado constantemente o número de moléculas que podem sofrer fotoconversão em resposta a um fóton. Era um para um em 2011 e hoje se torna 33 moléculas por um fóton, " ele diz.

Aumentar o rendimento quântico de terarilenos é maximizar o número de mudanças que podem ser induzidas por um único fóton. Eles selecionaram terarlenos devido à sua reversibilidade, o que significa que a molécula pode ser convertida de volta à isoforma azul inicial após a exposição à luz ultravioleta, permitindo que o sistema seja reiniciado para uso repetido.

De fato, a mudança de cor é uma das várias razões pelas quais ele acredita que as moléculas orgânicas são preferíveis ao considerar os detectores de raios-X.

"Os detectores orgânicos fotocrômicos podem relatar raios-X por meio de mudanças de cor facilmente observáveis ​​e são recicláveis ​​e fáceis de processar, " ele diz.

A modificação chave para as moléculas de terarileno foi a adição de um grupo fenil a apenas uma das moléculas de dois grupos de feniltiofeno, que permitiu fotoconversão reversível entre duas isoformas. O resultado foi uma sensibilidade de até 0,3 Gy, tornando-o mais de 1000 vezes mais sensível do que os sistemas comerciais atuais. Notavelmente, 0,3 Gy é considerado um nível de exposição seguro, sugerindo que nenhum nível perigoso passará despercebido.

Reações de fotoconversão como fotossíntese ou estimulação neural em resposta à luz em nossos olhos ocorrem com menos de 100% de eficiência (menos de uma molécula reage a um fóton). O sistema desenhado pelos pesquisadores, Contudo, poderia atingir 3300% (33 moléculas por fóton), mostrando o potencial das moléculas orgânicas em sistemas artificiais.

"Acho que esta é a maior eficiência já relatada para fotoconversão com uma molécula orgânica, "observa Kawai.