Brillantes científicos crean polímeros con capacidades fluorescentes

^{Yoshimitsu Sagara et al. / ACS Central Ccience, 2019}

Científicos de Japón, Suiza y Arabia Saudita crearon tres polímeros que contienen moléculas de rotaxano capaces de activar reversiblemente sus propias propiedades fluorescentes bajo tensión. El polímero puede presentar el color deseado de fluorescencia, sin la alteración de sus propiedades mecánicas, explican los autores del artículo en ACS Central Science.

Generalmente, la creación de una estructura conlleva examenes y cálculos ingenieriles previos sobre su capacidad de carga. Pero a veces, la carga real puede ser muy diferente a las de las teóricas. Para evaluar los efectos de una carga real, se utilizan varios sensores, así como la detección visual del alargamiento, o el cambio en la resistencia a la tracción. 

Asimismo, los científicos han perseguido por mucho tiempo la creación de materiales capaces de cambiar sus propiedades externamente observables bajo carga mecánica. Y fue posible: en 2018, un grupo de especialistas dirigidos por Christoph Weder de la Universidad de Friburgo (Suiza), crearon un mecanóforo (material que cambia sus propiedades ópticas tras la aplicación de tensión mecánica) bastante inusual: es capaz de activar reversiblemente propiedades fluorescentes frente a la tensión mecánica, sin romper sus enlaces covalentes débiles (hecho que sucede en la mayoría de ellos). 

La base de este material es el poliuretano, en cuya estructura los científicos incluyeron una molécula de rotaxano, una clase de compuesto muy particular dado su arquitectura molecular entrelazada. Consta de dos moléculas: una con forma de "mancuerna", a lo largo de la cual la molécula es lineal, y en sus extremos hay grandes grupos de átomos; y una con forma anular o también llamada macrociclo. 

^{Principio de cambio de las propiedades del polímero.
Yoshimitsu Sagara et al. / ACS Central Science, 2019}

Los investigadores asociaron químicamente un grupo funcional fluorescente a la molécula en forma de anillo. En el estado habitual, ésta y el centro de la molécula "mancuerna" forman un complejo con transferencia de carga, que estabiliza la posición del anillo en el centro, "apagando" la fluorescencia. Sin embargo, la tensión mecánica de tracción obliga a la molécula anular a moverse hacia el borde de la lineal, activando así las propiedades fluorescentes. 

Blanca para todos y todos para blanca

Ahora, en su nuevo trabajo, Weder y sus colegas arremeten demostrando que el color de la fluorescencia se puede controlar cambiando solo el grupo funcional fluorescente unido a la molécula anular. Para ello, recogieron tres moléculas emisoras de luz (azul, verde y naranja) bajo la acción de la radiación ultravioleta.

^{Una de las tres moléculas de rotaxano con un grupo fluorescente unido (arriba) y la estructura general de poliuretano con un grupo funcional marcado de rotaxano (abajo).
Yoshimitsu Sagara et al. / ACS Central Science, 2019}

A pesar de la energía de activación ligeramente diferente entre los dos estados en los tres polímeros, a nivel macro, las propiedades de los tres materiales son prácticamente las mismas. Esto, según los científicos, le permite establecer los parámetros deseados de fluorescencia, sin cambiar las propiedades macroscópicas del polímero. 

Los autores demostraron las propiedades de tres polímeros fluorescentes por separado, y también combinados en un único material. El resultado fue más que iluminador: un polímero emisor de luz blanca en respuesta a la radiación ultravioleta:

Estos polimeros no son los únicos fotosensibles. Anteriormente, un equipo multinacional creó un polímero dúctil que se dobla por acción de la radiación ultravioleta, moviendosé hacia adelante como una oruga. Pero a destacar es la ultima innovación de investigadores israelíes: desarrollaron un polímero a partir de microorganismos marinos que permite fabricar con éxito plasticos biodegradables. Químicamente esperanzador.

Sofía Dottori Fontanarrosa
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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