{"id":22622,"date":"2023-04-14T09:43:26","date_gmt":"2023-04-14T09:43:26","guid":{"rendered":"https:\/\/cit.upc.edu\/?post_type=portfolio&p=22622"},"modified":"2023-04-19T14:34:57","modified_gmt":"2023-04-19T14:34:57","slug":"nuevos-metamateriales-capaces-de-detectar-la-quiralidad-molecular","status":"publish","type":"portfolio","link":"https:\/\/cit.upc.edu\/es\/portfolio-item\/nuevos-metamateriales-capaces-de-detectar-la-quiralidad-molecular\/","title":{"rendered":"Nuevos metamateriales capaces de detectar la quiralidad molecular"},"content":{"rendered":"\n

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La quiralidad es una propiedad presente en la naturaleza que consiste en la no superposici\u00f3n de un objeto con su imagen especular, o, lo que es lo mismo, su reflejo en un espejo. As\u00ed, por ejemplo, la mano derecha no se puede superponer a su imagen especular, que es la mano izquierda. A pesar de que su f\u00f3rmula molecular es id\u00e9ntica, la orientaci\u00f3n tridimensional es diferente.\r
La detecci\u00f3n de estructuras quirales a trav\u00e9s de espectroscopia quiral es fundamental en qu\u00edmica, biolog\u00eda y la industria farmac\u00e9utica, puesto que proporciona informaci\u00f3n importante sobre las estructuras secundarias de prote\u00ednas, transiciones electr\u00f3nicas y conformaci\u00f3n de peque\u00f1as mol\u00e9culas. Sin embargo, detectar la quiralidad molecular resulta muy complicado, puesto que la se\u00f1al que aparece en el espectr\u00f3metro es tan d\u00e9bil que es dif\u00edcil identificar estas diferencias en la estructura molecular.\r
Para avanzar en este campo, el grupo de investigaci\u00f3n Polyfunctional Polymeric Materials (POLY2) de la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) trabajar\u00e1 en el proyecto CELICOIDS – Nanohelicoid metamaterials templated by cellulose nanocrystals with end-tethered polymers, en el marco del cual se desarrollar\u00e1n nuevos metamateriales \u2212materiales dise\u00f1ados para tener una propiedad que no se encuentra en la naturaleza\u2212 capaces de aumentar la sensibilidad espectrosc\u00f3pica para distinguir la quiralidad molecular. Estos metamateriales, con forma helicoidal, se obtendr\u00e1n a partir de celulosa, un polisac\u00e1rido extra\u00eddo del papel, algod\u00f3n u otras fibras vegetales, a la cual se aplicar\u00e1 un tratamiento de hidr\u00f3lisis que permitir\u00e1 extraer nanocristales de celulosa, a los cuales se acoplar\u00e1n, en los extremos, pol\u00edmeros funcionales sint\u00e9ticos. Estos nanocristales modificados se utilizar\u00e1n como plantilla para fabricar metamateriales met\u00e1licos.
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Resultados e impacto esperado<\/h4>\r
Los cristales l\u00edquidos de celulosa al secarse, son capaces de autoensamblarse para formar estructuras helicoidales. La novedad radica en el hecho que ahora se modificar\u00e1n los extremos de estos cristales nanom\u00e9tricos para adjuntar pol\u00edmeros funcionales sint\u00e9ticos que guiar\u00e1n la formaci\u00f3n de nanohelicoides met\u00e1licos.\r
Como resultado, se obtendr\u00e1 una pel\u00edcula que se podr\u00e1 impregnar con metales como el oro, por ejemplo, el cual quedar\u00e1 inmovilizado en los extremos, donde se encuentran estos pol\u00edmeros funcionales. Despu\u00e9s de cristalizar el metal y de eliminar la plantilla de celulosa modificada, el objetivo final es conseguir una estructura met\u00e1lica helicoidal nueva, parecida a un caracol o tornillo de Arqu\u00edmedes, en escala nano. Este procedimiento es pionero, puesto que, hasta ahora, no ha sido posible fabricar estructuras met\u00e1licas tan complejas mediante el autoensamblaje.\r
La estructura resultante tambi\u00e9n ser\u00e1 quiral y tendr\u00e1 propiedades electromagn\u00e9ticas no observadas en la naturaleza, que mejorar\u00e1n la detecci\u00f3n de mol\u00e9culas quirales en diferentes campos de investigaci\u00f3n. As\u00ed, cuando se combinen en una soluci\u00f3n de estereois\u00f3meros, lo har\u00e1n actuar como veh\u00edculo de comunicaci\u00f3n entre la luz y las peque\u00f1as mol\u00e9culas quirales, amplificando la se\u00f1al global de su detecci\u00f3n en la espectroscopia, como el dicro\u00edsmo circular.Las aplicaciones finales de estos nuevos metamateriales van desde la \u00f3ptica quiral a su uso en nanodispositivos, m\u00e1quinas y sensores quirales, adem\u00e1s de aplicaciones en los campos de la biolog\u00eda o la industria farmac\u00e9utica. Tambi\u00e9n pueden ser una base para futuros dispositivos de encubrimiento de invisibilidad y lentes para im\u00e1genes de superresoluci\u00f3n en ciencias naturales y en el \u00e1mbito m\u00e9dico.\r
Adem\u00e1s, el proceso de ingenier\u00eda propuesto, basado \u00fanicamente en el autoensamblaje, representa un cambio de paradigma en la investigaci\u00f3n y la manufactura de metamateriales al simplificar la fabricaci\u00f3n de metamateriales quirales, actualmente basada en procesos complejos y costosos a partir de la deposici\u00f3n de vapor al vac\u00edo.
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Presupuesto y financiaci\u00f3n<\/h4>\r
CELICOIDS est\u00e1 financiado con cerca de dos millones de euros, gracias a una de las ayudas del Consejo Europeo de Investigaci\u00f3n (ERC, por las siglas en ingl\u00e9s de European Research Council), dentro del programa Horizon Europe. El proyecto tiene una duraci\u00f3n de 5 a\u00f1os (marzo 2023 – febrero 2028).
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