Tot i que són invisibles als nostres ulls, els processos químics determinen els cicles biològics que ens envolten. El coneixement d’aquest món microscòpic ens permet crear aplicacions per a la nostra vida diària. Les investigacions sobre la transferència de protons es mouen en aquesta direcció. En la seva tesi doctoral, Ricard Casadesús s’ha interessat per analitzar aquestes reaccions. En concret, i per mitjà d’un programa informàtic de creació pròpia, ha estudiat aquest tipus de reaccions en diverses molècules i entorns supramoleculars, a partir de càlculs quàntics.

Tesi: “Influència de l’entorn sobre les transferències protòniques en sistemes en estat excitat. Estudi teòric de llur reactivitat fotoinduïda”, llegida per Ricard Casadesús Castro del Deparment de Química, el 8 d'abril de 2005 i dirigida per Josep Maria Lluch López i Miquel Moreno Ferrer.

En aquesta tesi doctoral s’han desenvolupat diversos estudis teòrics, tant en estats fonamental com en excitats, centrats en les transferències protòniques fotoinduïdes (PIPT, PhotoInduced Proton Transfer), un tema de gran debat actualment en el camp dels càlculs quàntics electrònics.

En general, s’ha aprofundit en el coneixement dels factors que governen les reaccions químiques per entendre les bases teòriques amb l’objectiu de poder controlar els processos químics coneguts i disenyar-ne de nous. En aquest sentit, aquesta investigació demostra la influència i l’efecte que té l’entorn sobre les reaccions de transferència protònica intra i intermolecular en estats electrònics excitats.

Molts dels dispositius moleculars es basen en processos de transferència protònica o d’hidrogen. Aquests processos químics són fonamentals per a la descripció dels fenòmens macroscòpics i per al disseny de processos microscòpics. La possibilitat d’estudiar aquest tipus de reaccions obre la porta al disseny d’entorns supramoleculars que afavoreixin o dificultin aquestes transferències d’hidrogen. Dites reaccions formen part de quasi tot procés químic complex, incloent pràcticament tots els cicles biològics. Això explica el gran interès que han tingut en els últims anys.

Els efectes supramoleculars en les PIPT es subdivideixen en dues possibilitats estretament relacionades: efectes del medi on es produeix la reacció i efectes de l’entorn d’estructures cristal·lines o de grans estructures moleculars. Respecte a aquest últim efecte, un dels estudis interessants que s’ha realitzat en aquesta tesi doctoral consisteix en situar la molècula 2-(2’-hidroxifenil)-4-metiloxazole (HPMO) en una nanocavitat, com és la b-ciclodextrina.




L’HPMO, que actua de guest, pot inserir-se en la b-ciclodextrina (host) de diferents maneres i, per tant, el fet d’incloure’s d’una o altra forma es reflexa en la reactivitat del complex (veure la figura). Aquest reconeixement molecular és important en el camp de la nanotecnologia perquè demostra que mitjançant l’encapsulació molecular es pot modificar la reactivitat de les substàncies complexades.

A més, s’ha elaborat un programa informàtic per calcular constants de velocitat de reaccions químiques i també l’efecte cinètic d’isòtop (KIE, Kinetic Isotope Effect) a l’estat excitat mitjançant la deuteració d’alguns protons, a partir de la teoria microcanònica de l’estat de transició.


Ricard Casadesús Castro
Adreça electrònica: richard@klingon.uab.es