Innovativ billeddannelsesteknik tydeliggør molekylær selvsamling

Et unikt samarbejde mellem kemikere og matematikere ved Eindhoven University of Technology (TU/e) har ført til en ny billedbehandlingsteknik, der muliggør studiet af molekylær selvsamling med et hidtil uset detaljeringsniveau. Forskerne, ledet af TU/e-professorerne Bert Meijer og Remco van der Hofstad, offentliggjorde deres gennembrud i sidste uge i det førende tidsskrift Videnskab . Den nye teknik åbner en verden af ​​unikke muligheder for studier af komplekse selvsamlende materialer med mange potentielle anvendelser inden for elektronik, medicin og energi.

I molekylær selvsamling, nyt materiale er lavet fra bunden, med egenskaber, som ikke findes i naturen. Forskergruppen ledet af prof.dr. Bert Meijer på ICMS fokuserer på materialer kaldet supramolekylære polymerer – lange strenge bygget op af enkelte molekyler. Disse materialer har en række mulige anvendelser, for eksempel som biomaterialer i regenerativ medicin, som nanorør med gode ledende egenskaber i elektronik, eller som solcellematerialer i fremtidens solceller.

Revolutionerende teknologi

Gode ​​billeddannelsesteknikker er afgørende for at forstå de dynamiske processer, der finder sted på den lille mikro- og nanoskala af molekylær selvsamling. Den revolutionerende og geniale 'super-opløsningsmikroskopi'-teknik, der er introduceret i de seneste år, tillader optisk billeddannelse af objekter med dimensioner, der er mindre, end det normalt ville være muligt med en optisk teknik. I journalen Videnskab , Meijer og matematiker prof.dr. Remco van der Hofstad fra Institut for Matematik og Datalogi præsenterer i dag et nyt skridt fremad med denne teknik, gør det muligt at afbilde molekylære fænomener, som hidtil har været usynlige.

Sjældent samarbejde

Bidraget fra Van der Hofstad var nødvendigt, fordi de molekylære maskiner studeret af Meijers gruppe er underlagt alle mulige tilfældige faktorer, fører til meget 'støj' i dataene. De stokastiske modeller udviklet af Van der Hofstad gør det muligt at lave et meget klarere billede. "Det var, som om 'tågen', der dækkede vores billeder, pludselig blev løftet", siger hovedforfatteren af ​​publikationen Lorenzo Albertazzi. Ifølge den italienske forsker er det unikt for kemikere og matematikere at arbejde sammen på denne måde. "Vi burde gøre det meget oftere, da disse ekspertiseområder er meget komplementære."

Demonstration

Efter Albertazzis opfattelse er den nye teknik et stort skridt fremad i forståelsen af ​​montagereaktioner. I deres publikation demonstrerer forfatterne deres tilgang med en velkendt reaktion, hvor to strenge med røde og grønne komponenter blandes. "Man har altid troet, at komponentudskiftning kun finder sted i enderne af strengene. Men vi har nu vist, at komponenter udskiftes over hele strengens længde." Albertazzi mener, at dette kun er et eksempel på det enorme udvalg af nye materialer og reaktioner, som nu kan forstås mere klart med denne teknik.