Gør stabile molekyler reaktive med lys

Forskere ved Linköpings Universitet har brugt computersimuleringer til at vise, at stabile aromatiske molekyler kan blive reaktive efter at have absorberet lys. Resultaterne, offentliggjort i The Journal of Organic Chemistry , kan have langsigtede anvendelser inden for områder som opbevaring af solenergi, farmakologi og molekylære maskiner.

"Alle ved, at benzin dufter dejligt. Det skyldes, at den indeholder det aromatiske molekyle benzen. Og aromatiske molekyler dufter ikke bare dejligt:​​De har mange nyttige kemiske egenskaber. Vores opdagelse betyder, at vi kan tilføje flere egenskaber," siger Bo Durbeej, der bl.a. professor i beregningsfysik ved Linköpings Universitet.

I normal organisk kemi kan varme bruges til at starte reaktioner. Et aromatisk molekyle er imidlertid et stabilt kulbrinte, og det er vanskeligt at igangsætte reaktioner mellem sådanne molekyler og andre blot ved opvarmning. Dette skyldes, at molekylet allerede er i en optimal energitilstand. Derimod foregår en reaktion, hvor et aromatisk molekyle dannes, ekstremt let.

Forskere ved Linköpings Universitet har nu brugt computersimuleringer til at vise, at det er muligt at aktivere aromatiske molekyler ved hjælp af lys. Reaktioner af denne type er kendt som fotokemiske reaktioner.

"Det er muligt at tilføre mere energi ved hjælp af lys end ved at bruge varme. I dette tilfælde kan lys hjælpe et aromatisk molekyle til at blive antiaromatisk, og dermed meget reaktivt. Dette er en ny måde at kontrollere fotokemiske reaktioner ved hjælp af molekylernes aromaticitet." siger Bo Durbeej.

Resultatet var vigtigt nok til at blive fremhævet på forsiden af ​​The Journal of Organic Chemistry da den blev offentliggjort. På længere sigt har det mulige anvendelser på mange områder. Bo Durbeejs forskergruppe fokuserer på anvendelser inden for lagring af solenergi, men han ser potentiale også i molekylære maskiner, molekylær syntese og fotofarmakologi. I sidstnævnte anvendelse kan det være muligt at bruge lys til selektivt at aktivere lægemidler med aromatiske grupper på et sted i kroppen, hvor den farmakologiske effekt ønskes.

"I nogle tilfælde er det ikke muligt at levere varme uden at skade omgivende strukturer, såsom kropsvæv. Det burde dog være muligt at levere lys," siger Bo Durbeej.

Forskerne testede hypotesen om, at det var tabet af aromaticitet, der førte til den øgede reaktivitet ved at undersøge det modsatte forhold i simuleringerne. I dette tilfælde startede de med et antiaromatisk ustabilt molekyle og simulerede, at det var udsat for lysbestråling. Dette førte til dannelsen af ​​en aromatisk forbindelse, og forskerne så som forventet, at reaktiviteten var tabt.

"Vores opdagelse udvider begrebet 'aromatitet', og vi har vist, at vi kan bruge dette begreb i organisk fotokemi," siger Bo Durbeej. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler molekyle til at lagre solenergi