La fluorescencia de moléculas orgánicas es una de las propiedades que han atraído el interés de numerosos grupos de investigación debido al uso potencial de estos compuestos en materiales avanzados con diversas aplicaciones tecnológicas. Una frecuente limitante que se ha descrito en el uso de compuestos orgánicos es que sus propiedades observadas en disolución usualmente se eliminan cuando forman cristales o películas delgadas. En el presente documento se describe un proyecto de investigación para resolver esta limitante y obtener compuestos orgánicos que presenten fluorescencia en el estado sólido y movimiento interno de sus componentes. La fluorescencia de los materiales orgánicos propuestos podrá controlarse entre un estado no emisivo (apagado), resultado de la rápida la rotación de sus componentes en el estado sólido y un estado altamente emisivo (encendido), causado por un estímulo externo que restrinja la rotación molecular como cambio en la temperatura, presencia de gases o iones metálicos, etc. Adicionalmente, el presente proyecto permitirá la obtención de nuevas estructuras cristalinas para evaluar la modulación de sus propiedades y documentar cambios en su dinámica, estabilidad térmica y fluorescencia. Debido a la posibilidad de controlar tanto la rotación como la emisión del sólido resultante, se espera que estos compuestos cristalinos puedan emplearse en el futuro en aplicaciones como sensores y transistores.

Reconociendo la importancia de la correlación entre fluorescencia y dinámica de estos compuestos cristalinos, este proyecto de investigación propone adaptar el diseño molecular y las técnicas de ingeniería de cristales empleadas en el campo de rotores moleculares para obtener cristales con dinámica interna y estudiar su fluorescencia, algo que no ha sido documentado previamente. La experiencia adquirida en mis estudios doctorales y posdoctorales me permitirá implementar diversas técnicas en el estado sólido para describir con precisión el movimiento intramolecular en cristales, evaluar su influencia en las propiedades emisivas de las moléculas y ayudar a elucidar el mecanismo de Emisión Inducida por Agregación. Con base en el análisis de los compuestos sintetizados, será posible separar la contribución de la dinámica molecular en el fenómeno AIE de otros mecanismos propuestos, como formación de agregados tipo J, transferencia de carga intramolecular por torsión y transferencia de protón intramolecular del estado excitado. Adicionalmente, este proyecto propone la obtención de nuevas formas cristalinas a partir de los compuestos orgánicos mediante estudios de polimorfismo. Esta estrategia permitirá estudiar las modificaciones cristalinas y dará lugar a la modulación de la dinámica interna, con una descripción integral que comprende la evaluación de su estabilidad y reactividad, el estudio cristalográfico de los compuestos sintetizados, el estudio de la dinámica molecular por técnicas de RMN en el estado sólido y su correlación con la fluorescencia resultante. El proyecto propuesto posicionará al Instituto de Química-UNAM como líder en el diseño de materiales moleculares.