Fremstillingen af ​​en krystalflipper

Forskere fra Hokkaido-universitetet har fremstillet en krystal, der automatisk vipper frem og tilbage, mens de ændrer sine vendemønstre som reaktion på lysforholdene. Deres resultater, offentliggjort i et Chemistry Europes tidsskrift, bringe videnskabsmænd tættere på at forstå, hvordan man bygger molekylære robotter, der kan udføre komplekse opgaver.

Et væld af selvkontrollerede funktioner, såsom stofskifte, foregår inde i vores kroppe nat og dag. Forskere ønsker at fremstille materialer og molekylære arkitekturer, der på samme måde kan fungere alene.

Hokkaido Universitys fysiske kemiker Yoshiyuki Kageyama og samarbejdspartnere havde tidligere observeret en selvdrevet oscillerende vendebevægelse i en krystal dannet af azobenzenmolekyler og oliesyre. Azobenzenmolekyler er dannet af to ringe sammensat af kulstof- og brintatomer, forbundet med en dobbelt nitrogenbinding. Disse molekyler modtager indfaldende lys og omdanner lysenergien til mekanisk bevægelse, fører til den gentagne vippebevægelse.

Forskerne ønskede bedre at forstå, hvad der driver denne autonome bevægelse, så de udførte intensive tests på krystaller kun sammensat af azobenzen.

De fandt ud af, at molekylerne inde i krystallerne var arrangeret i skiftevis sparsomme og tætte lag. De tætte lag holder krystallen sammen og forhindrer den i at nedbrydes, mens de sparsomme muliggør fotoreaktionen.

Gruppen fandt også, at krystallen blev vendt anderledes, eller ikke vendte, da et polariseret lys - som svingede i en enkelt retning - blev påført med forskellige vinkler. Dette antydede, at azobenzenmolekyler spiller forskellige roller afhængigt af deres position i krystallen; Når de modtager lys, nogle molekyler fungerer som reaktionscentre for at starte den periodiske adfærd, mens andre molekyler modulerer bevægelsen.

"Denne autonome adfærd repræsenterer et svar på oplysninger i energikilden, vinklen af ​​polariseret lys i dette tilfælde, resulterer i en bred vifte af bevægelser, "siger Yoshiyuki Kageyama." Vi håber, at vores fund understøtter yderligere forskning i konstruktion af selvstyrbare molekylære robotter. "