Una investigación logra estabilizar una molécula excitada mediante luz visible durante horas

Un equipo de investigación del Instituto de Investigaciones Químicas (IIQ) y del Instituto de Ciencias de Materiales de Sevilla (ICMS) --centros mixtos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla-- ha conseguido estabilizar una molécula excitada mediante luz visible durante más de diez horas a temperatura ambiente.

Según ha informado CSIC en una nota, este hallazgo ha supuesto un avance significativo en el campo de la fotoquímica y ha abierto nuevas posibilidades para desarrollar procesos químicos más sostenibles y eficientes. En el trabajo, publicado en la revista Nature Chemistry, el equipo investigador ha conseguido estabilizar una molécula de germileno (un compuesto organometálico formado por átomos de germanio y carbono), manteniéndolo durante más de diez horas en estado triplete.

En este sentido, esta condición surge cuando la molécula absorbe luz y entra en un estado de mayor energía, también llamado "estado excitado", en el que se vuelve mucho más reactiva y se comporta de forma distinta a su estado habitual, lo que amplía las posibilidades de uso y su repertorio de transformaciones. Estos estados suelen durar apenas fracciones de segundos, lo que "dificulta enormemente su estudio".

Asimismo, en este trabajo, los investigadores han desarrollado una estrategia capaz de "atrapar" ese estado excitado y prolongar su vida durante horas, "algo completamente inusual en este tipo de procesos". Esto ha supuesto un logro en el ámbito de la química ya que por primera vez han podido estudiar detalladamente el comportamiento de esta molécula.

Al hilo, el investigador del CSIC en el IIQ y autor senior del estudio, Jesús Campos, ha destacado que "empezamos este trabajo por pura curiosidad, irradiando una molécula con la que llevamos años trabajando, pero no esperábamos ser capaces de congelar un estado excitado tan energético que puede incluso romper el benceno".

Por su parte, el investigador del CSIC en el ICMS, Gabriel Lozano, ha afirmado que "las medidas han confirmado la alta estabilidad del germileno excitado, que tarda en desactivarse unas 14 horas". Además, ha destacado el camino que abre esta investigación. Así, "esta interacción entre los grupos ha sido especialmente estimulante para todos y ha permitido descubrir un campo a explorar", ha resaltado Lozano.

Igualmente, los resultados obtenidos han sido posibles gracias al enfoque multidisciplinar y la experiencia conjunta en química organometálica y fotónica de los investigadores de ambos equipos. Precisamente, este enfoque innovador en química organometálica ha sido uno de los motivos que ha llevado al investigador Jesús Campos a ser galardonado recientemente por el Ministerio de Ciencia con el Premio Nacional de Investigación para Jóvenes 'María Teresa Toral' en el área de Ciencia y Tecnologías Químicas.

Además de su extraordinaria estabilidad, el germileno excitado ha demostrado una reactividad muy superior a la de su forma convencional. El estudio ha revelado que es capaz de activar y romper enlaces químicos extremadamente fuertes, incluyendo la rotura y doble reducción del benceno, una molécula considerada especialmente estable y difícil de transformar. Este resultado es "especialmente relevante" porque la activación de enlaces tan robustos suele requerir condiciones muy agresivas o el uso de metales de transición caros y escasos.

En cambio, el nuevo sistema funciona en condiciones suaves, a temperatura y presión ambientales, utilizando luz visible como fuente de energía. Así, los investigadores han destacado que "este descubrimiento abre una nueva perspectiva en la química con elementos de los grupos principales, como el germanio, donde la utilización de luz para acceder a estados excitados está muy poco explorada".

Por último, a largo plazo, esta aproximación podría contribuir al desarrollo de métodos químicos más selectivos y sostenibles para transformar moléculas complejas, reduciendo la dependencia de metales preciosos, caros y escasos, y aprovechando fuentes de energía limpias como la luz.