Los científicos descubren un nuevo fenómeno de ruptura de la simetría quiral
Una nueva transición en estado sólido ofrece pistas sobre el origen de la homociralidad
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Investigadores de la Universidad de Osaka han descubierto un nuevo tipo de ruptura de la simetría quiral (CSB) en un compuesto orgánico cristalino. Este fenómeno, que implica una transición estructural en estado sólido de un cristal aciral a uno quiral, representa un avance significativo en nuestra comprensión de la quiralidad y ofrece un modelo simplificado para estudiar el origen de la homociralidad. Esta transformación también activa la luminiscencia polarizada circularmente, lo que permite crear nuevos materiales ópticos con propiedades luminosas sintonizables.

Novedosa ruptura espontánea de la simetría quiral en un monocristal
Ryusei Oketani et al., Spontaneous chiral symmetry breaking in a single crystal, Chemical Science 2025, Ryusei Oketani et al., Spontaneous chiral symmetry breaking in a single crystal, Chemical Science
La quiralidad es una propiedad fundamental de los objetos, desde las galaxias hasta las moléculas, y desempeña un papel crucial en los sistemas biológicos. Sin embargo, los compuestos quirales de los organismos vivos, como azúcares y aminoácidos, existen casi exclusivamente en una sola forma. Este fenómeno, conocido como "homociralidad biológica", ha desconcertado durante mucho tiempo a los científicos y su mecanismo subyacente sigue siendo difícil de comprender. Entender cómo surge la preferencia por una forma quiral sobre la otra es crucial para comprender el origen de la vida misma.
Anteriormente se habían observado en soluciones dos tipos de fenómenos de CSB, el enriquecimiento preferencial y la maduración de Viedma. Sin embargo, la complejidad de estos sistemas basados en soluciones dificulta la determinación de los mecanismos precisos que impulsan la CSB. El descubrimiento por parte del equipo de la Universidad de Osaka de una CSB en estado sólido proporciona un modelo drásticamente simplificado para estudiar este fenómeno. Descubrieron que un derivado quiral de la fenotiazina puede pasar de una forma cristalina aciral a otra quiral manteniendo la cristalinidad simple. Esta transición implica la inversión de la quiralidad molecular dentro de la red cristalina sin ninguna influencia externa como disolventes o impurezas.
Esta CSB única en estado sólido ofrece ventajas significativas para el estudio de los principios fundamentales que rigen la selección quiral. La simplicidad del sistema permite un análisis estructural detallado mediante técnicas como la difracción de rayos X, lo que permite a los investigadores visualizar los movimientos moleculares durante la transición. Esto proporciona información valiosa sobre la dinámica de la CSB, revelando potencialmente los mecanismos subyacentes responsables de la homociralidad en los sistemas biológicos. Además, la transición desencadena el "encendido" de la luminiscencia de polarización circular (LPC), lo que abre la posibilidad de desarrollar nuevos materiales ópticos con propiedades de LPC conmutables.
Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para comprender el origen de la homociralidad y su papel en el desarrollo de la vida. Además, esta investigación podría allanar el camino para el desarrollo de materiales avanzados con propiedades quirales a medida para aplicaciones en farmacia, electrónica y otros campos.
"Es fascinante cómo la vida se compone de un solo enantiómero de aminoácidos y cómo esta quiralidad se manifiesta en nuestro cuerpo", declaró el Dr. Ryusei Oketani, de la Universidad de Osaka, que dirigió la investigación. "Este estudio representa un gran paso hacia la comprensión de cómo las moléculas quirales se inclinan hacia una forma y cómo se desarrollan sus estructuras ensambladas. Aunque parezca una investigación fundamental, las moléculas quirales son componentes clave de fármacos y materiales de nueva generación. Este trabajo sienta las bases para producir eficientemente estas sustancias esenciales."
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