Μια πρόοδος στη μοριακή μετακίνηση δείχνει πώς τα μόρια ανταποκρίνονται σε δύο φωτόνια φωτός
Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Chemistry, η μελέτη διεξήχθη από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, το Μπέρκλεϊ και το Ινστιτούτο Max Planck για τη δομή και τη δυναμική της ύλης στο Αμβούργο της Γερμανίας. Χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται εξαιρετικά γρήγορη περίθλαση ηλεκτρονίων για να καταγράψει τις μοριακές αλλαγές που ενεργοποιήθηκαν από δύο φωτόνια φωτός.
"Ήμασταν σε θέση να δούμε πώς τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο ανακατανέμονται οι ίδιοι μετά την απορρόφηση δύο φωτονίων", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Benjamin Feinberg, μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Berkeley. "Αυτό μας επέτρεψε να ακολουθήσουμε τις μοριακές αλλαγές σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας μια λεπτομερή άποψη για το πώς τα μόρια ανταποκρίνονται στο φως".
Οι ερευνητές μελέτησαν ένα μόριο που ονομάζεται διφαινυλακετυλένιο, το οποίο είναι ένα απλό οργανικό μόριο που αποτελείται από δύο δακτυλίους φαινυλίου που συνδέονται με τριπλό δεσμό μεταξύ δύο ατόμων άνθρακα. Όταν το μόριο απορροφά δύο φωτόνια φωτός, υφίσταται μια χημική αντίδραση που ονομάζεται φωτοδιμερισμός, όπου οι δύο δακτυλίοι φαινυλίου σχηματίζουν έναν νέο δεσμό μεταξύ τους.
Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά γρήγορη περίθλαση ηλεκτρονίων, οι ερευνητές ήταν σε θέση να συλλάβουν τις μοριακές αλλαγές που σχετίζονται με αυτή την αντίδραση σε ένα χρονοδιάγραμμα των femtoseconds (ένα femtosecond είναι ένα εκατομμύριο ενός δισεκατομμυρίου του δευτερολέπτου). Παρατήρησαν πώς τα ηλεκτρόνια στο μόριο κινούνται και αναδιανείμει οι ίδιοι, οδηγώντας στο σχηματισμό του νέου δεσμού μεταξύ των δύο δακτυλίων φαινυλίου.
Αυτή η λεπτομερής κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα μόρια ανταποκρίνονται στο φως θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις σε πεδία όπως η χημεία, η επιστήμη των υλικών και η ιατρική. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να σχεδιάσουν νέα υλικά που είναι πιο αποτελεσματικά στην απορρόφηση του φωτός και τη μετατροπή τους σε ενέργεια, όπως στα ηλιακά κύτταρα. Επιπλέον, θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη φαρμάκων που ενεργοποιούνται από το φως που θα μπορούσαν να στοχεύουν με ακρίβεια σε συγκεκριμένους χώρους εντός του σώματος.
"Η δουλειά μας ανοίγει νέες δυνατότητες για τη μελέτη της δυναμικής των χημικών αντιδράσεων και την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα μόρια αλληλεπιδρούν με το φως", δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Daniel Neumark, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley. "Αυτή η γνώση θα είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που αξιοποιούν τη δύναμη του φωτός για τη μετατροπή ενέργειας και άλλες εφαρμογές".
Τα ευρήματα της ομάδας αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της μοριακής κινητοποίησης και παρέχουν μια βαθύτερη κατανόηση των θεμελιωδών διεργασιών που συμβαίνουν όταν τα μόρια αλληλεπιδρούν με το φως.
