Un reciente descubrimiento, explicado en el artículo publicado en la revista científica Chemistry – A European Journal, es tan visible como fascinante: un cristal que pasa del azul verdoso al violeta rojizo con tan solo interactuar con un hidrocarburo conocido como naftaleno y que está presente en el medioambiente y sujeto a regulación por su toxicidad. Y lo más interesante: el cambio es reversible, ya que basta con calentar el cristal para que vuelva a su color original.
El truco de magia química para avanzar en la detección ambiental
El equipo de investigadores, según el comunicado publicado en la página web del Instituto Tecnológico de Shibaura, asegura que la clave reside en el tipo de transferencia de carga que ocurre en este material. En química, sabemos que los electrones no paran quietos. Estos se mueven o bien dentro de una molécula, la denominada transferencia intramolecular, o bien entre distintas moléculas, transferencia intermolecular. Combinar ambas de forma eficaz en un solo sistema es el reto que hasta ahora pocos habían conseguido superar.
Y aquí es donde entra en escena una estrella molecular: la pirazinacena. Estamos ante un compuesto aromático con forma de anillo, que puede actuar como puente entre grupos que donan y aceptan electrones. Esta molécula se ha modificado para incluir grupos de donadores y aceptores, generando el conocido como compuesto 1, una especie de conector inteligente que es capaz de cambiar sus propiedades ópticas según con quién se encuentre.
El estudio ha sido liderado por la profesora Akiko Hori y también ha incluido al joven investigador Kazushi Nakada, quien ha asegurado que "el diseño de nuestra molécula logra la competencia entre la transferencia de carga intramolecular e intermolecular". Además, destaca que "esto permite que nuestra molécula actúe como un sensor que puede, a través de un simple cambio de color, identificar incluso trazas de naftaleno (una sustancia regulada ambientalmente) en agua dulce y salada".
El descubrimiento abre la puerta al desarrollo de sensores ópticos para la detección selectiva de contaminantes en el agua y, dado que el proceso es reversible, se podrían llevar a cabo varios ciclos sin perder eficacia. Esa conexión es lo bastante estable como para producir el cambio de color, pero también lo bastante débil como para romperse al aplicar calor.
Es la profesora Hori la que resume a la perfección el estudio y nos ofrece sus conclusiones: "nuestro estudio sienta las bases para la síntesis de cristales adaptativos no porosos con propiedades reversibles de cambio de color. Este avance abre nuevas vías para el desarrollo de tecnologías de sensores y materiales para el reconocimiento molecular selectivo". En otras palabras, estamos ante un cristal que no solo cambia de color, sino que también cambia las reglas del juego.