p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) produziram e caracterizaram extensivamente novas moléculas orgânicas com uma longa estrutura helicoidal. Ao contrário das moléculas helicoidais anteriores, esses compostos mais longos exibem interações especiais entre bobinas que podem dar origem a propriedades ópticas e químicas interessantes com aplicações em polarização de luz, catálise, e molas moleculares. p Mais frequentes do que não, moléculas orgânicas com estruturas 3-D únicas possuem propriedades físico-químicas que não podem ser encontradas em outros tipos de compostos. Helicenes, cadeias de anéis de benzeno simples que adotam uma estrutura helicoidal, são um bom exemplo. Essas moléculas, que se assemelha a uma mola, têm aplicações interessantes em óptica e como sensores químicos ou catalisadores. Contudo, ainda é difícil sintetizar helicenos longos; o mais longo já feito tinha dezesseis anéis de benzeno, que equivalia a uma estrutura helicoidal com pouco mais de duas voltas completas e meia.

p Em um estudo recente publicado em Química - Um Jornal Europeu , uma equipe de cientistas da Tokyo Tech misturou as coisas sintetizando um tipo diferente de molécula orgânica com uma estrutura helicoidal. Ao contrário dos helicenos, a unidade básica de seus compostos era o antraceno, uma cadeia linear de três anéis aromáticos. Em trabalhos anteriores, a equipe conseguiu sintetizar [3] HA, que significa "antraceno helicoidal com três unidades de antraceno". Contudo, como Professor Shinji Toyota, o autor correspondente do estudo, explica, "[3] HA não era longo o suficiente para atingir uma volta completa. Portanto, não exibiu algumas das características peculiares que surgem das interações entre as diferentes 'camadas' da estrutura helicoidal em um modo face a face. "

p Usando um processo passo a passo cuidadosamente planejado, os cientistas conseguiram sintetizar [4] HA e [5] HA, que passaram a caracterizar por meio de uma variedade de experimentos apoiados por cálculos teóricos. Eles verificaram a composição e a estrutura dos compostos usando ressonância magnética nuclear de prótons e análise de raios-X. Essas descobertas foram confirmadas por meio de cálculos da teoria funcional da densidade, uma abordagem amplamente utilizada para fazer modelos de mecânica quântica de estruturas eletrônicas e nucleares.

p Então, os pesquisadores quantificaram a estabilidade dos diferentes antracenos helicoidais usando-os em uma reação química virtual que os transformou em moléculas planas. Interessantemente, a estabilidade de 3 [HA] foi quase a mesma de [4] HA e [5] HA. Isso indica que as forças desestabilizadoras que aparecem naturalmente em cadeias moleculares mais longas ([4] HA e [5] HA) na verdade se cancelaram com as novas interações de estabilização face a face entre diferentes camadas helicoidais. Essas interações entre a porção antraceno em camadas foram visualizadas por análise de interação não covalente (NCI). O efeito dessas novas interações também foi aparente nas propriedades de fotoemissão das moléculas mais longas; suas bandas de emissão sob excitação tinham vida mais longa, destacando o fato de que os estados de excitação foram preservados por mais tempo.

p Finalmente, os cientistas exploraram o processo de inversão helicoidal no novo, compostos mais longos. Essa inversão se refere ao processo de transformação das espirais da mão esquerda em espirais da mão direita e vice-versa. Algumas propriedades ópticas atraentes, como a polarização circular, são perdidas se as espirais da mão esquerda e da direita estiverem presentes em proporções iguais. Isso motivou a equipe a analisar o processo gradual pelo qual cada estrutura helicoidal muda de direção.

p Geral, este estudo fornece alguns insights muito necessários sobre um novo tipo de molécula helicoidal. Já olhando para frente, A Toyota comenta sobre trabalhos futuros envolvendo esses compostos interessantes:"Estender ainda mais os antracenos helicoidais e produzi-los com uma única direção de enrolamento continua sendo um desafio, e o mesmo acontece com o teste de seu desempenho como molas moleculares. Nossa equipe está atualmente trabalhando na síntese de moléculas ainda mais longas e na execução de modificações estruturais. “Só o tempo dirá o que está em linha para as estruturas helicoidais quando as mais longas finalmente surgirem!