Equipe de pesquisa alcança reconhecimento quiral de fosforescência em temperatura ambiente rápido e confiável

Princípios fotofísicos subjacentes para a construção de um sistema quiral de fosforescência à temperatura ambiente (RTP) utilizando blocos de construção de aminoácidos. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47648-z

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof Zhang Guoqing da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) apresentou um novo sensor sólido molecular que permite o rápido reconhecimento quiral de aminoácidos naturais através da temperatura ambiente. fosforescência (RTP), superando as limitações de complementaridade estrutural e generalidade em métodos tradicionais baseados em luminescência. Suas descobertas foram publicadas na Nature Communications .

Os sistemas RTP dopados com hospedeiro-convidado fizeram avanços significativos em aplicações de vários campos, incluindo optoeletrônica de próxima geração, bioimagem de alto contraste e reconhecimento quiral. Com a crescente atenção no projeto de sistemas RTP com partes quirais, a compreensão da relação entre estrutura e propriedade tornou-se crucial.

Aproveitar o papel essencial da quiralidade na evolução natural, explorar métodos espectrais mais ricos para compreender a correlação entre a quiralidade molecular, os estados excitados e o spin do elétron elucidará princípios fundamentais e impulsionará transformações tecnológicas inovadoras.

Em seu trabalho anterior publicado em 2023, a equipe do Prof. Zhang descobriu e nomeou pela primeira vez o fenômeno de aumento de fosforescência seletivo quiral (CPE), revelando a dependência da quiralidade da transferência de energia entre as moléculas.

Neste estudo, eles propuseram um esquema de detecção mais universal que permite o rápido reconhecimento quiral do RTP. Eles descobriram que os aminoácidos reagem com o cloreto de 2-naftoíla altamente reativo sob condições amenas, formando aceitadores de energia quiral. Este processo sensibiliza a geração de RTP em um meio doador de energia triplo. Ao mesmo tempo, o derivado de L-fenilalanina serve como doador universal de energia tripla, proporcionando vantagens na produção e purificação em massa.

A equipe confirmou inicialmente a viabilidade do design modular em sistemas CPE. Os resultados experimentais mostraram que, sob diferentes proporções de dopagem, os fatores de aumento de fluorescência foram relativamente baixos, variando de 1,6 a 3,2. No entanto, nas mesmas condições, os factores de melhoria dos espectros RTP aumentaram significativamente.

Esta diferença é atribuída ao fato de que a fluorescência convidada pode ocorrer através da transferência de energia Förster e Dexter, enquanto a RTP convidada é limitada à transferência de energia Dexter.

Além disso, o método de preparação ideal foi determinado comparando as razões de intensidade espectral sob diferentes métodos de preparação, e uma triagem de todos os 15 aminoácidos naturais e seus enantiômeros não naturais foi realizada com base no esquema estabelecido. Os resultados mostraram que este método tem a mais ampla aplicabilidade entre todos os sistemas de detecção quiral luminescente publicados, com tempos de reconhecimento tão curtos quanto alguns minutos.

Finalmente, através da introdução de átomos pesados (por exemplo, bromo) para modular a estrutura molecular e aumentar a taxa de transição de radiação das moléculas hóspedes, foram alcançados melhores efeitos de aumento de fosforescência. Este resultado demonstra a possibilidade de otimizar estruturas moleculares sob a orientação dos princípios do CPE para obter melhores condições de reconhecimento, mostrando as vantagens do reconhecimento de detecção de RTP orgânico.

Mais informações: Xiaoyu Chen et al, Reconhecimento quiral de fosforescência rápida em temperatura ambiente de aminoácidos naturais, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47648-z
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

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