Para diseñar nuevos materiales, los científicos deben comprender bien estas reacciones o procesos químicos que tienen lugar cuando se crean materiales. Unos investigadores que recibieron el apoyo parcial del proyecto financiado con fondos europeos PD2PI han combinado dos nuevos métodos de observación basados ​​en RMN, lo cual permite obtener información más detallada de procesos químicos complejos como la fotopolimerización. Sus hallazgos se describe en la revista «Journal of the American Chemical Society». En los procesos de polimerización ―en los que pequeñas moléculas denominadas monómeros se combinan para cadenas formar muy largas o una red tridimensional llamada polímero―, saber lo que ocurre durante la reacción facilitaría mucho el ajuste del proceso para crear productos. Este también es el caso de los procesos de fotopolimerización que utilizan la luz visible o ultravioleta para inducir una reacción de polimerización que forma una estructura polimérica.

Dos métodos basados ​​en RMN para una observación exhaustiva

Sin embargo, ¿cómo se puede obtener información detallada sobre la estructura molecular de distintos sólidos y líquidos? Una de las formas más exhaustivas es a través de las mediciones de RMN. En este estudio, los investigadores combinaron dos métodos de observación de reacciones basados ​​en RMN que nunca se utilizaron conjuntamente para analizar un sistema concreto: la RMN de difusión con resolución temporal y la exploración no uniforme con resolución temporal. 

El primer método permite medir el valor promedio del coeficiente de difusión de las sustancias químicas concretas que deben medirse, mientras que el segundo permite observar la formación de los productos. Sus hallazgos indican que la combinación de los dos métodos es una excelente manera de observar de manera exhaustiva la fotopolimerización. Para demostrar el potencial de su enfoque, el equipo evitó utilizar un modelo demasiado simplificado para la observación y eligió la fotopolimerización de un derivado aromático del bisantraceno: N,N-bis(antraceno-9-ilmetil)butano-1,4-diamina ( H2banthbn). 

«En nuestro trabajo, se eligió una fotopolimerización de sistemas a base de bisantraceno. Este sistema resulta muy interesante para emplear elementos básicos durante la polimerización que pueden ser útiles para el diseño de distintos materiales foto funcionales», observa el autor sénior del estudio, el catedrático Mateusz Urbańczyk de la entidad coordinadora del proyecto PD2PI, el Instituto de Química Física de la Academia Polaca de las Ciencias, en una el equipo evitó utilizar un modelo demasiado simplificado para la observación y seleccionar la fotopolimerización de un derivado aromático del bisantraceno: N,N-bis(antraceno-9-ilmetil)butano-1,4-diamina (H2banthbn). «En nuestro trabajo, se eligió una fotopolimerización de sistemas a base de bisantraceno. Este sistema resulta muy interesante para emplear elementos básicos durante la polimerización que pueden ser útiles para el diseño de distintos materiales fotofuncionales», observa el autor sénior del estudio, el catedrático Mateusz Urbańczyk de la entidad coordinadora del proyecto PD2PI, el Instituto de Química Física de la Academia Polaca de las Ciencias, en una el equipo evitó utilizar un modelo demasiado simplificado para la observación y seleccionar la fotopolimerización de un derivado aromático del bisantraceno: N,N-bis(antraceno-9-ilmetil)butano-1,4-diamina (H2banthbn). «En nuestro trabajo, se eligió una fotopolimerización de sistemas a base de bisantraceno. Este sistema resulta muy interesante para emplear elementos básicos durante la polimerización que pueden ser útiles para el diseño de distintos materiales fotofuncionales», observa el autor sénior del estudio, el catedrático Mateusz Urbańczyk de la entidad coordinadora del proyecto PD2PI, el Instituto de Química Física de la Academia Polaca de las Ciencias, en una nota de prensa de «EurekAlert!». 

Utilizar diferentes métodos al mismo tiempo ayudó a obtener una conexión entre determinadas características del sistema, además de información que no se puede obtener si se utilizan los dos métodos por separado. Los autores explican en el artículo: «La sinergia entre ambos métodos con resolución temporal nos permite comprender el proceso de fotopolimerización del H2banthbn. Si se utilizan únicamente métodos de difusión, solo tenemos una idea rudimentaria sobre la masa promedio del sistema y obtener la información sobre n-meros concretos sería prácticamente imposible. Los datos de espectroscopia de coherencia cuántica única heteronuclear o HSQC, por sus siglas en inglés no permiten hacer el seguimiento de los cambios de concentración, lo cual nos proporciona información bastante convincente sobre el sistema. 

Dicho esto, la eliminación de los picos sin la confirmación de los datos de la difusión sería ambiguo. El uso de ambos métodos nos permite tener certeza sobre la visualización y, por tanto, comprender mejor el sistema. Por último, la metodología completa se presentó en un sistema complicado en términos de concentración, anchos de línea y campo magnético. El método presentado es general y puede emplearse para distintos tipos de reacciones químicas, en particular las reacciones de polimerización y las fotorreacciones». PD2PI (De Postdoctorado a PI: Future leader of ERA) ayuda a los científicos a convertirse en futuros líderes que combinarán sus conocimientos académicos especializados con los negocios al trasladar los logros de sus investigaciones del laboratorio al mercado. El proyecto concluye en octubre de 2024. Para más información, consulte:

Sitio web del proyecto PD2PI