Nieuw onderzoek heeft aangetoond hoe synthetische zelfgemaakte vezels moleculaire bewegingen kunnen leiden die kunnen worden gevoed door licht over lange afstanden. een ontdekking die de weg zou kunnen effenen voor nieuwe manieren om licht te gebruiken als bron van duurzame energie.

Onderzoekers van de Universiteit van Nottingham hebben voor het eerst een pad van geassembleerde moleculenvloeistoffen gebruikt die reizende moleculen kunnen voortbewegen door licht. Het onderzoek 'Lichtgestuurde moleculaire beweging op micronschaal' is vandaag gepubliceerd in Natuurchemie .

Professor David Amabilino van de School of Chemistry aan de Universiteit van Nottingham is een van de leidende onderzoekers, legt hij uit:"In levende organismen, moleculaire motoren reizen langs specifieke moleculaire paden, het is een essentieel onderdeel van de celfunctie. We hebben aangetoond dat een synthetische zelfgemaakte moleculaire vezel in een vloeistof zich gedraagt ​​als een pad voor de beweging van een moleculaire reiziger over een afstand 10, 000 keer zijn lengte. Licht fungeert als brandstof om de beweging aan te moedigen, terwijl een in het systeem vermengde moleculaire schakelaar de reiziger blijkbaar voortstuwt.

Het systeem emuleert, Voor de eerste keer, beweging van de soort die plaatsvindt langs vezels in cellen. Dit is een zeer opwindende ontdekking, want als we manieren kunnen vinden om gebruik te maken van het potentieel van licht in dit proces, dan zou dit de weg kunnen effenen voor gebruik in door licht geactiveerde medicijnen, nieuwe manieren om lichtenergie te benutten als krachtbron en om nieuwe duurzame manieren te creëren om chemische taken uit te voeren."

Het team gebruikte interacties tussen tegengesteld geladen chemische groepen en creëerde beweging in dit statische systeem door een schakelend molecuul te introduceren, die heel snel heen en weer fladdert, in de vezels. Door hier een licht op te laten schijnen, verzwakt de interactie van de reizigersmoleculen met het pad terwijl ze zich erover voortbewegen. die op enige afstand kan zijn. Als het molecuul onze grootte had, ze zouden het equivalent van 10 km verplaatsen.

Bij bestraling van de schakelende moleculen komt warmte vrij, en dat warmte een lokaal effect heeft dat de reiziger helpt te bewegen, dus de mechanische beweging van de schakelaar, en de warmte die daarbij vrijkomt, zijn belangrijk om het systeem te laten werken.

De techniek die het team gebruikte om deze effecten te observeren, is een speciale optische microscoop waarmee de moleculen tegelijkertijd konden worden opgewonden - waardoor ze konden bewegen - en ze konden worden waargenomen terwijl ze licht teruggeven (de reizende moleculen zijn fluorescerend).

Co-auteur van de studie Mario Samperi voegt toe:"Het systeem dat we hebben voorbereid is erg gevoelig voor het oplosmiddel waarin de vezels worden gevormd. In een vloeistof met de sterkte van sterke whisky, de reizende moleculen bewegen langs de vezels naar een andere locatie, terwijl wanneer de vloeistof de sterkte is van zwakkere limoncello, ringen van herschikte vezels worden gevormd waar de reizigers zijn voortbewogen en opgenomen in de nieuw gevormde cirkelvormige baan.

We willen andere moleculen op een gecontroleerde manier van de ene plaats naar de andere kunnen transporteren, zodat de reizende moleculen een pakket van de ene plaats naar de andere kunnen vervoeren, de natuur nabootsen, maar licht gebruiken als energie."