Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhang Guoqing de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a présenté un nouveau capteur moléculaire-solide qui permet une reconnaissance chirale rapide des acides aminés naturels à température ambiante. phosphorescence (RTP), surmontant les limites de complémentarité structurelle et de généralité des méthodes traditionnelles basées sur la luminescence. Leurs conclusions sont publiées dans Nature Communications .

Les systèmes RTP dopés par l'hôte-invité ont réalisé des progrès significatifs dans les applications de divers domaines, notamment l'optoélectronique de nouvelle génération, la bioimagerie à contraste élevé et la reconnaissance chirale. Avec l'attention croissante portée à la conception de systèmes RTP avec des fragments chiraux, comprendre la relation entre structure et propriété est devenu crucial.

En tirant parti du rôle essentiel de la chiralité dans l'évolution naturelle, l'exploration de méthodes spectrales plus riches pour comprendre la corrélation entre la chiralité moléculaire, les états excités et le spin électronique permettra d'élucider les principes fondamentaux et de conduire des transformations technologiques innovantes.

Dans leurs travaux antérieurs publiés en 2023, l'équipe du professeur Zhang a découvert et nommé pour la première fois le phénomène d'amélioration de la phosphorescence chirale-sélective (CPE), révélant la dépendance à la chiralité du transfert d'énergie entre les molécules.

Dans cette étude, ils ont proposé un schéma de détection plus universel permettant une reconnaissance chirale rapide du RTP. Ils ont découvert que les acides aminés réagissent avec le chlorure de 2-naphtoyle hautement réactif dans des conditions douces, formant des accepteurs d'énergie chiraux. Ce processus sensibilise la génération de RTP dans un milieu donneur d’énergie triplet. Dans le même temps, le dérivé de L-phénylalanine sert de donneur d'énergie triple universel, offrant des avantages en matière de production et de purification de masse.

L'équipe a initialement confirmé la faisabilité d'une conception modulaire dans les systèmes CPE. Les résultats expérimentaux ont montré que, sous différents rapports de dopage, les facteurs d'amélioration de la fluorescence étaient relativement faibles, allant de 1,6 à 3,2. Cependant, dans les mêmes conditions, les facteurs d'amélioration des spectres RTP ont considérablement augmenté.

Cette différence est attribuée au fait que la fluorescence de l'invité peut se produire à la fois par le transfert d'énergie de Förster et de Dexter, tandis que le RTP de l'invité est limité au transfert d'énergie de Dexter.

En outre, la méthode de préparation optimale a été déterminée en comparant les rapports d'intensité spectrale selon différentes méthodes de préparation, et un criblage des 15 acides aminés naturels et de leurs énantiomères non naturels a été réalisé sur la base du schéma établi. Les résultats ont montré que cette méthode a l'applicabilité la plus large parmi tous les systèmes de détection chirale luminescente publiés, avec des temps de reconnaissance aussi courts que quelques minutes.

Enfin, en introduisant des atomes lourds (par exemple le brome) pour moduler la structure moléculaire et améliorer le taux de transition de rayonnement des molécules invitées, de meilleurs effets d'amélioration de la phosphorescence ont été obtenus. Ce résultat démontre la possibilité d'optimiser les structures moléculaires sous la direction des principes CPE pour obtenir de meilleures conditions de reconnaissance, mettant en valeur les avantages de la reconnaissance par détection RTP organique.