Na natureza, muitas moléculas possuem uma propriedade chamada quiralidade, o que significa que eles não podem ser sobrepostos às suas imagens no espelho (como uma mão esquerda e uma mão direita).

A quiralidade pode influenciar a função, impactando a eficácia de um produto farmacêutico ou enzimático, por exemplo, ou o aroma percebido de um composto.

Agora, um novo estudo está promovendo a compreensão dos cientistas de outra propriedade ligada à quiralidade:como a luz interage com os materiais quirais sob um campo magnético.

Pesquisas anteriores mostraram que, em tal sistema, as formas canhotas e destras de um material absorvem a luz de maneira diferente, de maneiras que se espelham quando a luz fluindo paralelamente a um campo magnético externo muda de direção, adotando um fluxo anti-paralelo. Este fenômeno é denominado dicroísmo quiral magneto (MChD).

Ausente, Contudo, de experimentos anteriores foi uma confirmação de que as observações experimentais correspondem às previsões feitas pela teoria MChD - um passo necessário para verificar a teoria e compreender os efeitos que os cientistas observaram.

O novo jornal, que será publicado em 21 de abril em Avanços da Ciência , muda isso. O estudo foi liderado por Geert L. J. A. Rikken, Ph.D., diretor do Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses na França, e Jochen Autschbach, Ph.D., Larkin Professor de Química da Universidade de Buffalo nos EUA. Os primeiros autores foram Matteo Atzori, Ph.D., pesquisador do Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, e UB Química Ph.D. aluno Herbert Ludowieg.

"As primeiras previsões teóricas de MChD para luz apareceram na década de 1980. Desde então, um número crescente de observações do efeito foi relatado, mas nenhuma análise quantitativa foi possível para confirmar se a teoria subjacente de MChD está correta, "Rikken diz." O novo estudo apresenta medições detalhadas em dois sistemas modelo bem definidos, e cálculos químicos quânticos avançados em um deles. "

"A equipe do Dr. Rikken fez a primeira observação experimental do MChD em 1997 e, desde então, relatou outros estudos experimentais do efeito em diferentes sistemas, "Autschbach diz." No entanto, só agora uma comparação direta entre um experimento e cálculos teóricos quânticos ab-initio tornou-se possível, para uma verificação da teoria MChD. "

A pesquisa se concentrou em cristais que consistem nas formas espelhadas de dois compostos:tris (1, 2-diaminoetano) nitrato de níquel (II), e tris (1, Nitrato de 2-diaminoetano) cobalto (II). Como Autschbach explica, "a forma molecular do tris (1, O íon metal (II) de 2-diaminoetano) no cristal tem um formato semelhante a uma hélice. As hélices vêm em pares de imagens espelhadas, também, que não pode ser sobreposto. "

O laboratório de Rikken fez medições experimentais detalhadas para ambos os sistemas estudados, enquanto o grupo de Autschbach aproveitou as instalações de supercomputação do UB, o Centro de Pesquisa Computacional, para realizar cálculos químicos quânticos desafiadores relacionados à absorção de luz pelo composto de níquel (II).

Os resultados, conforme explicado no Avanços da Ciência artigo:"Nós relatamos os espectros MChD experimentais de baixa temperatura de dois cristais paramagnéticos quirais arquetípicos tomados como sistemas modelo, tris (1, 2-diaminoetano) nitrato de níquel (II) e cobalto (II), para propagação da luz paralela ou perpendicular ao eixo c dos cristais, e o cálculo dos espectros de MChD para a derivada de Ni (II) por cálculos químicos quânticos de última geração.

"Ao incorporar o acoplamento vibrônico, encontramos um bom acordo entre experimento e teoria, que abre o caminho para o MChD se desenvolver em uma ferramenta espectroscópica quiral poderosa e fornecer insights fundamentais para o projeto químico de novos materiais magnetoquirais para aplicações tecnológicas. "

Embora o estudo seja no domínio da ciência básica, Rikken observa o seguinte com relação ao potencial futuro do MChD:"Descobrimos experimentalmente que (para os materiais que estudamos), em baixas temperaturas, a diferença na transmissão de luz paralela e anti-paralela a um modesto campo magnético de 1 Tesla, pouco mais do que o que um ímã de geladeira produz, pode ser tão alto quanto 10%. Nossos cálculos nos permitem entender isso em detalhes. O tamanho do efeito e sua compreensão detalhada agora abrem a porta para futuras aplicações de MChD, que pode variar de diodos ópticos a novos métodos de armazenamento óptico de dados. "