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Moléculas orgánicas para obtener nuevos dispositivos

La misma molécula que se encuentra en la hemoglobina y la clorofila podría ser la base de los dispositivos de almacenamiento de datos optoelectrónicos y magnéticos del mañana. Un grupo de científicos financiado con fondos europeos ha caracterizado arquitecturas novedosas en un intento de hacer avanzar la tecnología.
Moléculas orgánicas para obtener nuevos dispositivos
La detección de voltaje, algo que reviste importancia en muchas aplicaciones, se realiza por lo general con dispositivos eléctricos convencionales como los electrodos. La detección óptica del voltaje abre la puerta a una nueva era de dispositivos. Unos investigadores manipularon moléculas implicadas en la transferencia de electrones para desarrollar fluorescencia sensible al voltaje en el contexto del proyecto «Optical probes for membrane potential via photo induced electron transfer» (VOLTAGE-PROBE).

Los científicos se centraron en las porfirinas, moléculas de origen natural compuestas por cuatro grupos heterocíclicos unidos que a menudo albergan un átomo metálico en el centro. Las porfirinas forman muchas sustancias importantes en el organismo, entre ellas la hemoglobina: una proteína presente en los glóbulos rojos con hierro en el centro que sirve para transportar el oxígeno. También forman la clorofila, el pigmento verde de las plantas responsable de la absorción de luz. Esas estructuras muestran también comportamientos magnéticos inusuales basados en el espín de los electrones, por lo que podrían utilizarse para desarrollar nuevos medios de almacenamiento de datos magnéticos con una base orgánica.

Se ha estudiado a fondo la transferencia de electrones fotoinducida en porfirinas monoméricas. Por otro lado, se sabe muy poco de los oligómeros porfirínicos, moléculas hechas de dos o más porfirinas unidas entre sí. Dentro del proyecto VOLTAGE-PROBE se sintetizaron macromoléculas porfirínicas consistentes en entre una y seis unidades de porfirina con unión covalente entre ellas. Los científicos emplearon luego técnicas espectroscópicas para estudiar sus propiedades electrónicas y de transferencia de electrones.

Los integrantes del proyecto VOLTAGE-PROBE demostraron que los sistemas p con enlaces curvados (conjugación formada por el solapamiento de orbitales p) tienen propiedades electrónicas particulares (estados de espín y estructuras electrónicas) que difieren de las de sus análogos lineales. Se caracterizaron ampliamente los nanoanillos rígidos formados por seis unidades de porfirina, obteniéndose información importante sobre su estructura electrónica.

El equipo pasó entonces a desarrollar nuevos métodos de síntesis para obtener tubos de porfirinas ampliadas. Si bien otras nanoestructuras basadas en carbono como los fullerenos o los nanotubos de carbono han sido objeto de mucha atención, se sabe muy poco acerca de los nanotubos de porfirina. Los científicos investigaron sus propiedades optoelectrónicas, que resultaron ser muy parecidas a las de los nanoanillos. Había una pequeña diferencia en el inicio de la fluorescencia, que en los nanotubos estaba desplazado hacia el rojo.

Las macromoléculas orgánicas basadas en porfirina hacen gala de propiedades ópticas, electrónicas y magnéticas interesantes que las hacen potencialmente útiles en un sinfín de aplicaciones. En el proyecto VOLTAGE-PROBE se sintetizaron varias de esas arquitecturas y se caracterizaron sus propiedades electrónicas, dando un paso más para acercar la tecnología al diseño racional de dispositivos innovadores.

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Palabras clave

Transferencia de electrones, sondas ópticas, potencial de membrana, transferencia de electrones fotoinducida, porfirina
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