A surpreendente influência da quiralidade no acoplamento dos spins nucleares

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Por João Silva
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Moléculas com diferentes arranjos ilustrando a interação do spin nuclear.

São PauloEstudos recentes indicam que a forma como os spins nucleares interagem é influenciada pela quiralidade, ou "destreza", das moléculas. Anteriormente, os cientistas acreditavam que a quiralidade de uma molécula não alterava essas interações. Essa descoberta oferece uma nova maneira de compreender como as moléculas trabalham juntas.

O estudo evidencia diversos pontos essenciais:

  • A quiralidade influencia o acoplamento de spins nucleares.
  • O alinhamento dos spins nucleares muda conforme a quiralidade molecular.
  • Os spins nucleares podem indicar o estado dos spins eletrônicos.
  • Possíveis aplicações em sistemas químicos e biológicos.

Os spins nucleares estão presentes no núcleo dos átomos e são influenciados por campos magnéticos próximos e outros spins. Estes spins são essenciais para determinar estruturas moleculares através de técnicas como a ressonância magnética por imagem espectroscópica (RMIE). A descoberta de que a quiralidade pode alterar o acoplamento spin-spin proporciona um conhecimento mais profundo, permitindo que estudos sobre comportamentos moleculares com base em suas propriedades quirais sejam realizados com maior precisão.

Quiralidade é a característica de moléculas que podem existir como imagens espelhadas que não se alinham por rotação. Compreender como os spins nucleares se comportam nesses cenários quirais pode transformar a maneira como criamos substâncias químicas, desenvolvemos medicamentos e diagnosticamos doenças. A forma como os spins se alinham e interagem pode levar à criação de novos sensores espectroscópicos, dispensando procedimentos invasivos. Esses dispositivos, capazes de detectar mudanças moleculares sutis, nos permitem observar reações químicas em tempo real, sem interrompê-las.

Descoberta Revoluciona Estudos de Spins Eletrônicos

Esta descoberta é crucial ao potencialmente aprimorar o estudo dos spins eletrônicos, os quais desempenham papéis fundamentais em reações químicas e processos biológicos. Ao observar os spins nucleares, podemos obter mais informações sobre os spins eletrônicos. Esse entendimento pode abrir caminho para avanços na medicina e em ciências dos materiais. Com a capacidade de controlar e medir os spins nucleares com maior precisão, cientistas têm condições de investigar de maneira mais aprofundada as interações entre moléculas.

Estudar como a quiralidade das moléculas influencia os spins nucleares pode ajudar a desenvolver tratamentos específicos na medicina. Esse conhecimento também pode provocar avanços na biotecnologia, aprimorando nossa capacidade de estudar e interagir com sistemas biológicos em nível molecular. Embora o impacto da quiralidade nessas interações seja pequeno, é suficientemente significativo para influenciar pesquisas futuras. Esta descoberta destaca a complexidade das interações moleculares e pode levar a progressos em diversos campos científicos.

O estudo é publicado aqui:

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-49966-8

e sua citação oficial - incluindo autores e revista - é

T. Georgiou, J. L. Palma, V. Mujica, S. Varela, M. Galante, V. J. Santamaría-García, L. Mboning, R. N. Schwartz, G. Cuniberti, L.-S. Bouchard. Enantiospecificity in NMR enabled by chirality-induced spin selectivity. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-49966-8
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