Et fremskridt inden for molekylær filmproduktion viser, hvordan molekyler reagerer på to fotoner af lys

Forskere har gjort et betydeligt gennembrud inden for molekylær filmproduktion, og fanger i hidtil uset detaljer, hvordan molekyler reagerer på to fotoner af lys. Denne præstation giver ny indsigt i kemiske reaktioner og kan bane vejen for udvikling af mere effektive solceller og lysaktiverede lægemidler.

Udgivet i tidsskriftet Nature Chemistry, blev undersøgelsen udført af et team af forskere fra University of California, Berkeley, og Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter i Hamborg, Tyskland. De brugte en teknik kaldet ultrahurtig elektrondiffraktion til at registrere de molekylære ændringer udløst af to fotoner af lys.

"Vi var i stand til at se, hvordan elektronerne i et molekyle omfordelte sig selv efter at have absorberet to fotoner," sagde undersøgelsens hovedforfatter Benjamin Feinberg, en postdoktor ved University of California, Berkeley. "Dette gjorde det muligt for os at følge de molekylære ændringer i realtid, hvilket gav et detaljeret billede af, hvordan molekyler reagerer på lys."

Forskerne studerede et molekyle kaldet diphenylacetylen, som er et simpelt organisk molekyle bestående af to phenylringe forbundet med en tredobbelt binding mellem to kulstofatomer. Når molekylet absorberer to fotoner af lys, gennemgår det en kemisk reaktion kaldet en fotodimerisering, hvor de to phenylringe danner en ny binding med hinanden.

Ved hjælp af ultrahurtig elektrondiffraktion var forskerne i stand til at fange de molekylære ændringer forbundet med denne reaktion på en tidsskala på femtosekunder (et femtosekund er en milliontedel af en milliardtedel af et sekund). De observerede, hvordan elektronerne i molekylet bevæger sig og omfordele sig selv, hvilket førte til dannelsen af ​​den nye binding mellem de to phenylringe.

Denne detaljerede forståelse af, hvordan molekyler reagerer på lys, kan have betydelige konsekvenser for områder som kemi, materialevidenskab og medicin. For eksempel kan det hjælpe forskere med at designe nye materialer, der er mere effektive til at absorbere lys og omdanne det til energi, såsom i solceller. Derudover kan det hjælpe med udviklingen af ​​lysaktiverede lægemidler, der kan målrettes præcist til specifikke steder i kroppen.

"Vores arbejde åbner op for nye muligheder for at studere dynamikken i kemiske reaktioner og forstå, hvordan molekyler interagerer med lys," siger seniorforfatter Daniel Neumark, professor i kemi ved University of California, Berkeley. "Denne viden vil være afgørende for at udvikle nye teknologier, der udnytter lysets kraft til energiomdannelse og andre applikationer."

Holdets resultater repræsenterer et væsentligt skridt fremad inden for molekylær filmproduktion og giver en dybere forståelse af de grundlæggende processer, der opstår, når molekyler interagerer med lys.