Revolução no design molecular: descoberta inédita de hélices duplas com quiralidade controlável

São PauloPesquisadores da Universidade de Ciência de Tóquio fizeram uma grande descoberta ao criar um novo tipo de molécula chamada monometallofoldâmeros de dupla hélice. Estas moléculas podem mudar de forma, o que as torna extremamente úteis. São estáveis e fáceis de controlar. Essa descoberta pode abrir portas para diversas aplicações, como a criação de materiais com propriedades ajustáveis e o desenvolvimento de novos sistemas de processamento molecular de informações.

A inovação envolve um complexo com um único íon metálico no centro de hélices. A estrutura pode mudar a direção do enrolamento, seja para a esquerda ou para a direita, dependendo do solvente utilizado. Essa capacidade permite a criação de materiais com propriedades quirais específicas de acordo com as condições externas.

Principais características desses monometalofoldâmeros incluem:

• Helicidade reversível em resposta a solventes aquirais
• Alta estabilidade e ajustabilidade
• Capacidade de replicar e transmitir propriedades quirais

Esta descoberta representa um avanço significativo em materiais quirais. Moleculas tradicionais em forma de espiral geralmente não conseguem inverter a direção de sua torção facilmente, especialmente de maneira controlada. Esta descoberta pode abrir novos caminhos para gerenciar estruturas complexas, semelhantes ao DNA, mas com possíveis melhorias nas suas características.

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Prof. Hidetoshi Kawai e sua equipe utilizaram filamentos com unidades em forma de L para criar estruturas helicoidais. A cristalografia de raios-X revelou que essas estruturas formam uma dupla hélice com um cátion de zinco no centro. A pesquisa demonstrou que essas hélices podem se desenrolar em altas temperaturas e se enrolar novamente em temperaturas mais baixas, exibindo estabilidade dinâmica.

Essas descobertas têm aplicações práticas. Em solventes apolares como tolueno, hexano ou éter dietílico, as hélices assumem uma forma levógira (M-forma). Em solventes básicos de Lewis, como acetona ou DMSO, elas se transformam em uma forma dextrógira (P-forma). A adição de cadeias quirais a um dos filamentos da hélice pode transferir essa quiralidade para um filamento não-quiral, tornando o sinal quiral mais forte.

Essa capacidade de alternância e transmissão quiral abre portas para diversas aplicações empolgantes:

• Desenvolvimento de sensores quirais avançados
• Criação de materiais com propriedades ópticas ajustáveis
• Abordagens inovadoras para sistemas de processamento de informações moleculares

Controlar a forma das moléculas pode ajudar a criar sistemas organizados semelhantes aos da natureza. Isso pode levar a avanços em ciência de materiais e biologia sintética. Esta descoberta é um passo importante rumo à criação de sistemas moleculares artificiais que funcionem tão bem quanto o DNA natural.