Un recent descobriment, explicat a l'article publicat a la revista científica Chemistry – A European Journal, és tan visible com fascinant: un cristall que passa del blau verdós al violeta vermellós amb tan sols interactuar amb un hidrocarbur conegut com a naftalè i que és present en el medi ambient i subjecte a regulació per la seva toxicitat. I el més interessant: el canvi és reversible, ja que n'hi ha prou amb escalfar el cristall perquè torni al seu color original.
El truc de màgia química per avançar en la detecció ambiental
L'equip d'investigadors, segons el comunicat publicat en la pàgina web de l'Institut Tecnològic de Shibaura, assegura que la clau rau en el tipus de transferència de càrrega que es produeix en aquest material. En química, sabem que els electrons no paren quiets. Aquests es mouen o bé dins d'una molècula, la denominada transferència intramolecular, o bé entre diferents molècules, transferència intermolecular. Combinar ambdues de forma eficaç en un sol sistema és el repte que fins ara pocs havien aconseguit superar.
I aquí és on entra en escena una estrella molecular: la pirazinacena. Som davant d'un compost aromàtic amb forma d'anell, que pot actuar com a pont entre grups que donen i accepten electrons. Aquesta molècula s'ha modificat per incloure grups de donadors i acceptors, generant el conegut com a compost 1, una espècie de connector intel·ligent que és capaç de canviar les seves propietats òptiques segons amb qui es trobi.
L'estudi ha estat liderat per la professora Akiko Hori i també ha inclòs el jove investigador Kazushi Nakada, que ha assegurat que "el disseny de la nostra molècula aconsegueix la competència entre la transferència de càrrega intramolecular i intermolecular". A més, destaca que "això permet que la nostra molècula actuï com un sensor que pot, a través d'un simple canvi de color, identificar fins i tot traces de naftalè (una substància regulada ambientalment) en aigua dolça i salada".
El descobriment obre la porta al desenvolupament de sensors òptics per a la detecció selectiva de contaminants a l'aigua i, ja que el procés és reversible, es podrien dur a terme diversos cicles sense perdre eficàcia. Aquesta connexió és prou estable per a produir el canvi de color, però també prou feble per a trencar-se en aplicar calor.
És la professora Hori la que resumeix a la perfecció l'estudi i ens ofereix les seves conclusions: "el nostre estudi estableix les bases per a la síntesi de cristalls adaptatius no porosos amb propietats reversibles de canvi de color. Aquest avenç obre noves vies per al desenvolupament de tecnologies de sensors i materials per al reconeixement molecular selectiu". En altres paraules, som davant d'un cristall que no només canvia de color, sinó que també canvia les regles del joc.