Investigadors principals: Pablo Gaviña Costero i Ramón Martínez Mañez
Membres de l'equip

• Sensors i sondes moleculars per al reconeixement electroquímic o cromofluorogènic d'anions, cations i espècies neutres d'interès

Ja des del seu origen en l'IQMA s'ha treballat en el desenvolupament del que es denominen sensors químics moleculars (sondes moleculars) en què el procés de reconeixement està acoblat a un procés de senyalització. Aquest comportament s'aconsegueix mitjançant la introducció en el lligant (o lloc reactiu) d'unitats transductores moleculars, capaces de transmetre informació del procés molecular de reconeixement a través d'un canvi en les seues propietats físiques (per exemple òptiques o electroquímiques). Aquest és un camp relativament nou i d'un auge creixent dins del camp de la química supramolecular.

Aquesta línia de recerca intenta desenvolupar noves sondes químiques de base molecular. Com s'ha comentat, aquests treballs tenen un cert component de recerca bàsica, encara que alguns resultats recents han estat protegits amb patents a causa de la seua potencial aplicabilitat com a sistemes sensors per a la determinació d'espècies químiques d'interès mediambiental (per exemple, mercuri, cianur, etc.) i/o biològic (per exemple cisteïna, ATP, etc.).

Entre les potencialitats d'aquesta línia hi ha el desenvolupament de sondes moleculars per a la detecció ràpida i senzilla per mètodes colorimètrics d'explosius, drogues i agents emprats en atacs amb guerra química.

En relació a les sondes moleculars electroquímiques, l'IQMA va començar treballant bàsicament amb l'ús de ferrocè com a senyalitzador d'esdeveniments de coordinació. Duent a terme la preparació i la caracterització dels compostos i l'estudi de com la coordinació d'afecta el potencial d'oxidació del grup redox-actiu senyalitzador.

A més de l'ús del ferrocè com a unitat senyalitzadora també s'ha treballat en la senyalització òptica, mitjançant l'estudi de sistemes coordinants-fluorescents i colorimètrics que presenten com a gran avantatge el possible desenvolupament de sondes químiques per a la detecció “a simple vista” d'espècies d'interès. En aquest camp l'IQMA va ser un dels primers grups europeus a començar una àmplia labor de recerca i ha aconseguit ser en aquesta àrea un referent nacional i internacional.

• Nous materials sensors (una aproximació nano-supramolecular)

També s'ha treballat en el disseny de protocols innovadors de reconeixement colorimètric-fluorimètric utilitzant sòlids nanoscòpics en col·laboració amb conceptes de química supramolecular amb la finalitat d'augmentar la selectivitat i aplicabilitat dels sistemes dissenyats. Aquests sistemes sensors estan formats per cavitats biomimètiques (en certa manera recorden sistemes biològics com ara enzims i proteïnes) que s'obtindran mitjançant una adequada funcionalització, amb diversos grups orgànics diferents, de la superfície de certs sòlids mesoporosos preorganitzats. Aquests materials sensors híbrids presenten efectes sinèrgics que donen lloc a noves selectivitats que són impossibles de trobar en els mateixos sensors en dissolució.

Aquest treball es pot desenvolupar gràcies al fet que en l'IDM disposem de personal expert en la síntesi de nous materials inorgànics meso- i microporosos. Des d'un punt de vista bàsic, alguns aspectes relacionats amb els materials porosos com són el control de la grandària, la forma i la regularitat del sistema de porus han sigut i encara són aspectes clau a modular per a passar d'usos potencials a aplicacions reals. L'interès científic i tecnològic dels sòlids porosos es deu a la capacitat d'aquests per a interaccionar amb àtoms, ions i molècules mitjançant tota la massa (porosa) del material.

Aquesta recerca mostra que la combinació de molècules coordinants en superfícies (sistemes híbrids) dóna lloc a comportaments supramoleculars cooperatius funcionals avançats tals com per exemple processos d'amplificació química que són difícilment observables i/o assolibles en sistemes moleculars anàlegs (sistemes 1D). Aquesta amplificació química pot per exemple observar-se en sistemes híbrids en què la preorganització molecular superficial augmenta l'eficàcia dels processos de coordinació i de reconeixement cromofluorogènic. En un altre ordre de coses, la clau del salt cap a sistemes funcionals més complexos està en relació a la dimensionalitat. Així, l'ancoratge d'entitats moleculars específiques no sobre superfícies planes (sistemes 2D) sinó en arquitectures 3D nanoscòpiques (per exemple tipus mesoporós) dóna l'oportunitat de desenvolupar i explorar nous conceptes supramoleculars funcionals com ara el desenvolupament i l'ús de materials híbrids biomimètics aplicats al desenvolupament de nous protocols de reconeixement cromofluorogènic. En aquest apartat usa eines conegudes (síntesi orgànica, inorgànica, processos d'ancoratge, processos supramoleculars d'acte-assemblatge, idees nanoscòpiques, etc.) per a construir materials híbrids organo-inorgànics i estudiar, comprendre i dissenyar nous processos cooperatius supramoleculars funcionals en relació al desenvolupament de sensors químics moleculars.