Les molécules chirales sont des images miroir les unes des autres. Ils ne sont pas superposables et jouent un rôle crucial dans les matériaux et technologies de pointe. Cependant, il n'y avait pas eu de systèmes théoriques fiables pour la conception et la synthèse de matériaux chiraux. Ces systèmes n'avaient connu qu'un développement progressif, avec des chimistes faisant des progrès sur la conception et la synthèse de matériaux chiraux basés sur leur intuition.

Un groupe de recherche dirigé par Tadashi Mori à l'Université d'Osaka a aligné deux hexahélicènes (Figure 1) dans diverses orientations, examiné théoriquement, et a proposé que le double hexahélicène en forme de S et de X aligné en symétrie droite était une clé pour améliorer les propriétés des hélicènes. Les chercheurs ont ensuite synthétisé des doubles hexahélicènes pour démontrer leurs propriétés chiroptiques améliorées en tant que matériaux chiraux :dichroïsme circulaire (CD) et luminescence polarisée circulairement (CPL). Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans Chimie des communications .

Ils ont aligné plusieurs unités chirales d'hexahélicène pour examiner en profondeur comment leurs propriétés chiroptiques seraient améliorées par des calculs de chimie quantique. (Figure 2) Les résultats suggèrent que les performances chiroptiques ont été améliorées dans les hélicènes en forme de S et de X alignés en symétrie droite.

Les chercheurs ont également examiné le nombre de molécules à aligner et l'espace entre les molécules et ont découvert la possibilité que les doubles hélicènes, dans lequel deux hélicènes sont fusionnés, pourraient devenir des matériaux chiraux idéaux.

Sur la base de la discussion mentionnée ci-dessus, en utilisant des doubles hexahélicènes vierges en forme de X et de S (DNH et DPC) comme modèles moléculaires représentatifs, ce groupe a synthétisé à la fois des doubles hexahélicènes, démontrant une amélioration drastique de leurs propriétés chiroptiques. (Figure 3)

Ils ont cherché à déterminer quels facteurs contrôlent les réponses chiroptiques et ont découvert que l'intensité et l'orientation des moments dipolaires de transition électrique et magnétique des molécules étaient importantes.

Ce groupe a démontré un nouveau protocole logique pour la conception de matériaux chiraux :comment aligner et concevoir rationnellement des molécules. En utilisant des stratégies au-delà des voies conventionnelles de développement matériel qui étaient basées sur l'intuition des chercheurs, le groupe a considérablement amélioré les coûts de développement des matériaux. La lumière polarisée peut être utilisée pour la technologie de l'information optique de nouvelle génération, cette étude accélérera donc l'innovation technique dans le développement de matériaux avancés pour les écrans 3D et les endoscopes dans les applications médicales, ainsi que la peinture de sécurité dans les domaines de l'information et de la communication.