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Uma equipa do Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC) está a utilizar micro-ondas para compreender, a nível microscópico, como a água interfere no funcionamento de interruptores moleculares — pequenas estruturas que podem funcionar como “nanochaves” capazes de se ligar e desligar sob determinados estímulos.

Os resultados da investigação, conduzida no âmbito do projeto europeu MiCRoARTiS – Microwave Fingerprinting Artificial Molecular Motors in Virtual Isolation, estão publicados em dois artigos na revista científica "Angewandte Chemie International Edition", um dos periódicos mais prestigiados na área da química.

Coordenado pelo professor Sérgio Domingos, o estudo recorre a técnicas de espetroscopia de micro-ondas de alta resolução para observar a estrutura tridimensional das moléculas na sua fase gasosa.

"O espectro rotacional que obtemos funciona como um código de barras quântico: permite-nos identificar não só moléculas diferentes, mas também as várias formas que uma mesma molécula pode assumir", explica a equipa.

Os cientistas começaram por analisar o comportamento dos interruptores moleculares isolados e, depois, introduziram moléculas de água uma a uma, de modo a observar o impacto dessa interação.

"Ao acompanhar a formação da esfera de solvatação passo a passo, conseguimos perceber como a água se encaixa e altera o equilíbrio energético das moléculas", detalham os investigadores.

Num dos estudos, a adição de pequenas quantidades de água revelou-se suficiente para inverter o equilíbrio entre as formas aberta e fechada do interruptor molecular. Segundo o doutorando Nuno Campos, primeiro autor do artigo, esta observação mostra "como as propriedades do sistema podem mudar drasticamente mesmo quando rodeadas apenas por algumas moléculas de água".

O segundo trabalho, centrado num interruptor molecular mais simples, levantou novos desafios à modelação teórica, ao evidenciar discrepâncias entre previsões computacionais e medições experimentais. Para Rita Roque, investigadora do CFisUC e primeira autora desse artigo — distinguido como Hot Paper e escolhido para a capa da revista —, o resultado reforça "a importância de validar experimentalmente os modelos teóricos” e contribuir para “melhorar as ferramentas da física e da química teórica".

As conclusões desta investigação abrem caminho para um conhecimento mais profundo sobre o comportamento da água em sistemas moleculares e para o desenho de novas aplicações em biologia, medicina e nanotecnologia molecular.

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