Onderzoekers van de Universiteit van Linköping hebben computersimulaties gebruikt om aan te tonen dat stabiele aromatische moleculen reactief kunnen worden na het absorberen van licht. De resultaten, gepubliceerd in The Journal of Organic Chemistry , kunnen langetermijntoepassingen hebben op gebieden als de opslag van zonne-energie, farmacologie en moleculaire machines.

"Iedereen weet dat benzine lekker ruikt. Dit komt omdat het het aromatische molecuul benzeen bevat. En aromatische moleculen ruiken niet alleen lekker:ze hebben veel nuttige chemische eigenschappen. Door onze ontdekking kunnen we meer eigenschappen toevoegen", zegt Bo Durbeej, hoogleraar computationele fysica aan de Universiteit van Linköping.

In de normale organische chemie kan warmte worden gebruikt om reacties te starten. Een aromatisch molecuul is echter een stabiele koolwaterstof en het is moeilijk om reacties tussen dergelijke moleculen en andere eenvoudig op gang te brengen door simpelweg te verhitten. Dit komt omdat het molecuul zich al in een optimale energietoestand bevindt. Daarentegen vindt een reactie waarbij een aromatisch molecuul wordt gevormd zeer gemakkelijk plaats.

Onderzoekers van de Universiteit van Linköping laten nu met computersimulaties zien dat het mogelijk is om met licht aromatische moleculen te activeren. Reacties van dit type staan ​​bekend als fotochemische reacties.

"Het is mogelijk om meer energie toe te voegen met licht dan met warmte. In dit geval kan licht een aromatisch molecuul helpen om anti-aromatisch en dus zeer reactief te worden. Dit is een nieuwe manier om fotochemische reacties te beheersen met behulp van de aromaticiteit van de moleculen." zegt Bo Durbeej.

Het resultaat was belangrijk genoeg om te worden uitgelicht op de omslag van The Journal of Organic Chemistry toen het werd gepubliceerd. Op de lange termijn heeft het op veel gebieden toepassingsmogelijkheden. De onderzoeksgroep van Bo Durbeej richt zich op toepassingen in de opslag van zonne-energie, maar hij ziet ook potentie in moleculaire machines, moleculaire synthese en fotofarmacologie. Bij de laatste toepassing is het wellicht mogelijk om met licht selectief geneesmiddelen met aromatische groepen te activeren op een plaats in het lichaam waar het farmacologische effect gewenst is.

"In sommige gevallen is het niet mogelijk om warmte te leveren zonder de omliggende structuren, zoals lichaamsweefsel, te beschadigen. Het moet echter mogelijk zijn om licht te leveren", zegt Bo Durbeej.

De onderzoekers testten de hypothese dat het verlies van aromaticiteit leidde tot de verhoogde reactiviteit door de tegenovergestelde relatie in de simulaties te onderzoeken. In dit geval begonnen ze met een anti-aromatisch onstabiel molecuul en simuleerden ze dat het onderhevig was aan bestraling met licht. Dit leidde tot de vorming van een aromatische verbinding en de onderzoekers zagen, zoals verwacht, dat de reactiviteit verloren ging.

"Onze ontdekking breidt het concept van 'aromaticiteit' uit en we hebben aangetoond dat we dit concept kunnen gebruiken in organische fotochemie", zegt Bo Durbeej. + Verder verkennen

Onderzoekers ontwikkelen molecuul om zonne-energie op te slaan