La espectroscopía de rotación de spin de muón (µSR) ha revelado avances significativos en la comprensión de especies reactivas a nivel atómico. Un equipo de investigación liderado por el profesor asociado Shigekazu Ito del Instituto de Ciencias de Tokio, Japón, ha utilizado esta técnica para explorar la muoniación regiosselectiva del 12-fosfato-trifluorometileno 1. Sus hallazgos, publicados en línea en Scientific Reports el 7 de enero de 2025, muestran cómo los muones interactúan con campos magnéticos locales, proporcionando información sobre la estructura y dinámica del material.
El estudio demuestra que cuando los muones se introducen en el compuesto que contiene fósforo, forman un muonio (Mu), que luego reacciona exclusivamente con el átomo de fósforo para crear un radical muoniado estable pero altamente reactivo. Este proceso fue monitoreado utilizando espectroscopia TF-µSR, que confirmó la eficiencia de la reacción incluso en bajas concentraciones.
“Al utilizar la espectroscopía µSR, pudimos observar en detalle el proceso de muoniación regiosselectiva, proporcionando evidencia directa de la naturaleza reactiva del fósforo en esta estructura”, dijo Ito. La capacidad de estudiar este radical a bajas concentraciones abre nuevas avenidas para investigar especies reactivas en diversos sistemas moleculares.
Los cálculos de teoría funcional de la densidad (DFT) aclararon además la estructura electrónica y la estabilidad del radical muoniado, indicando que su estabilización se debe a una forma plana y π-deslocalizada. Esta estabilización previene la formación de una estructura termodinámicamente preferida, mejorando así su reactividad.
Notablemente, el estudio identificó dependencias de temperatura que afectan la estructura del radical, revelando cómo temperaturas más altas conducen a la estabilización. Estos hallazgos podrían tener un impacto significativo en futuras investigaciones sobre el comportamiento y la estabilización de radicales.
Las implicaciones de esta investigación se extienden a la ciencia de materiales y la biología, particularmente en el desarrollo de materiales funcionales de espín electrónico y sustancias reguladoras para ácidos nucleicos. El proceso de muoniación regiosselectiva mejora la estabilidad y reactividad de los radicales que contienen fósforo, mostrando el potencial de la espectroscopía µSR para investigar especies reactivas a nivel atómico.