La transferencia de carga y la separación es un proceso fundamental en la conversión de energía que alimenta la vida en la tierra. Además de ser utilizado en células solares y fotocatalizadores, este proceso es incluso en la fotosíntesis, ya que permite la conversión de energía al cosechar luz y luego transferirla y convertirla en productos químicosenergía.
Sin embargo, la comprensión más profunda de la transferencia de carga y la separación a nivel molecular sigue siendo un desafío, ya que este proceso es muy rápido: la transferencia de carga inducida por la absorción de luz y la separación tienen lugar durante unos pocos femtosegundos a unos pocos picosegundos.
Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD, la Academia de Ciencias de China, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang y la Universidad de Vanderbilt, superaron este desafío al utilizar la fluorescencia en sus sistemas modelo y estudiar el cambio en la fluorescenciasalida intensidad, vida útil y longitud de onda, etc. y descubrió un nuevo proceso de transferencia y separación de carga, Twisted Intramolecular Charge Shuttle TICS.torciendo, por lo tanto, exhiben un fenómeno de 'carga de transporte'
El exclusivo proceso bidireccional de cambio de roles de TICS diferencia a TICS de un mecanismo de transferencia de carga unidireccional de proceso similar llamado Transferencia de carga intramolecular retorcida TICT. Si bien la TICT ha facilitado el desarrollo de muchos materiales y dispositivos funcionales como fluoróforos brillantes y fotoestables,extintores oscuros, sensores de viscosidad y sensores de polaridad, TICS abre una nueva vía para que los químicos construyan sondas fluorescentes únicas y útiles en una amplia gama de familias químicas de fluoróforos.
Por ejemplo, el equipo de investigación construyó sondas fluorescentes TICS que se pueden usar para detectar glutatión, un antioxidante que se encuentra en plantas y animales que es esencial para eliminar muchos químicos tóxicos en las células biológicas. Del mismo modo, otro tipo de sonda específicamente construida basada en TICSser capaz de detectar fosgeno, un gas incoloro y altamente tóxico que se utilizó como agente químico de armas durante la Primera Guerra Mundial, que podría utilizarse en ataques terroristas.
El profesor asistente de SUTD, Liu Xiaogang, explicó cómo el equipo de investigación desarrolló sondas fluorescentes de glutatión basadas en TICS y sus esfuerzos para transformar la química del tinte de ensayo y error en ingeniería molecular.
"La investigación en esta área de estudio a menudo se ha basado en prueba y error. En SUTD, donde el diseño es un componente clave en nuestra estrategia de investigación, nos aseguramos de adoptar un enfoque centrado en el diseño en nuestro proceso de investigación.Primero analizamos grandes datos químicos y detectamos un patrón entre las estructuras moleculares y las propiedades fluorescentes. Después de comprender este proceso TICS, diseñamos una sonda para probar este concepto ", dijo el profesor asistente Liu.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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