Ny undersøgelse kaster lys over molekylær bevægelse

Ny forskning har vist, hvordan syntetiske selvfremstillede fibre kan lede molekylær bevægelse, der kan drives af lys over lange afstande, en opdagelse, der kunne bane vejen for nye måder at bruge lys som en kilde til bæredygtig energi.

Forskere fra University of Nottingham har for første gang brugt en bane af samlede molekyler, væsker, som bevægende molekyler kan drives frem af lys. Forskningen 'Light-controlled micron-scale molecular motion' er blevet offentliggjort i dag i Naturkemi .

Professor David Amabilino fra School of Chemistry ved University of Nottingham er en af ​​de førende forskere, han forklarer:"I levende organismer, molekylære motorer bevæger sig langs specifikke molekylære baner, det er en væsentlig del af cellefunktionen. Vi har vist, at en syntetisk selvfremstillet molekylær fiber i en væske opfører sig som en bane for bevægelse af en molekylær rejsende over en afstand 10, 000 gange dens længde. Lys fungerer som brændstof til at fremme bevægelsen, mens en molekylær switch blandet ind i systemet tilsyneladende driver den rejsende på vej.

Systemet emulerer, for første gang, bevægelse af den slags, der finder sted langs fibre i celler. Dette er en meget spændende opdagelse, da hvis vi kan finde måder at gøre brug af lysets potentiale i denne proces, så kan det bane vejen for brug i lysaktiveret medicin, nye måder at udnytte lysenergi som en energikilde og til at skabe nye bæredygtige måder at udføre kemiske opgaver på."

Holdet brugte interaktioner mellem modsat ladede kemiske grupper og skabte bevægelse til dette statiske system ved at introducere et skiftende molekyle, der flapper frem og tilbage ret hurtigt, ind i fibrene. At skinne et lys på dette svækker de rejsende molekylers interaktion med stien, når de bevæger sig langs den, som kan være på afstand. Hvis molekylet var vores størrelse, de ville bevæge sig, hvad der svarer til 10 km.

Der frigives varme, når skiftende molekyler bestråles, og at varme har en lokal effekt, der hjælper den rejsende med at bevæge sig, så den mekaniske bevægelse af kontakten, og den varme, der frigives, når den gør det, er vigtige for at få systemet til at fungere.

Teknikken, som holdet brugte til at observere disse effekter, er et specielt optisk mikroskop, der tillod den samtidige ophidselse af molekylerne - at få dem til at bevæge sig - og observation af dem, når de giver lys tilbage (de rejsemolekyler er fluorescerende).

Medforfatter til undersøgelsen Mario Samperi tilføjer:"Det system, vi har forberedt, er meget følsomt over for opløsningsmidlet, som fibrene dannes i. de bevægende molekyler bevæger sig langs fibrene til et andet sted, der henviser til, at når væsken er styrken af ​​svagere limoncello, der dannes ringe af omarrangerede fibre, hvor de rejsende har bevæget sig og indlemmet i det nydannede cirkulære spor.

Vi ønsker at kunne transportere andre molekyler fra et sted til et andet på en kontrolleret måde, så de omrejsende molekyler kan transportere en pakke fra et sted til et andet, efterligne naturen, men bruger lys som energi."