利用太阳光补充“能源”:新研究揭示分子运动,为光作为可持续能源的新方法铺平道路

2021年10月13日 阅读量:4

新的研究表明合成自制纤维如何引导分子运动,这种运动可以由光长距离提供燃料,这一发现可能为利用光作为可持续能源的新方法铺平道路。

诺丁汉大学的研究人员首次使用了一种组装分子液体的路径,可以通过光推动移动的分子。研究“光控微米级分子运动”已于今天发表在《自然化学》上。

 

诺丁汉大学化学学院的 David Amabilino 教授是主要研究人员之一,他解释说:“在生物体中,分子马达沿着特定的分子路径行进,它是细胞功能的重要组成部分。我们已经证明,液体中的合成自制分子纤维就像分子旅行者在其长度 10,000 倍的距离上运动的路径。光作为燃料来促进运动,而混合到系统中的分子开关显然推动了旅行者在路上。

 

该系统首次模拟了沿着细胞中的纤维发生的运动。这是一个非常令人兴奋的发现,因为如果我们能找到在这个过程中利用光的潜力的方法,那么它可以为光激活药物的使用铺平道路,新的方法利用光能作为能量来源并创造新的执行化学任务的可持续方法。”

 

该团队利用带相反电荷的化学基团之间的相互作用,并通过将一个开关分子(可以很快来回摆动)引入纤维中,为这个静态系统创造了运动。将光照射到它上面会削弱旅行者分子与路径的相互作用,因为它们可能会在一定距离处移动。如果分子是我们的大小,它们将移动相当于 10 公里。

当开关分子受到辐射时会释放热量,并且这种热量具有帮助钢丝圈移动的局部效应,因此开关的机械运动以及开关动作时释放的热量对于使系统工作很重要。

 

该团队用来观察这些效应的技术是一种特殊的光学显微镜,它允许同时激发分子——使它们移动——并在它们放光时观察它们(移动的分子是荧光的)。

 

该研究的合著者马里奥·桑佩里补充说:“我们准备的系统对形成纤维的溶剂非常敏感。在大约烈酒强度的液体中,移动的分子沿着纤维移动到另一个位置,而当液体是较弱的柠檬酒的强度时,会形成重新排列的纤维环,其中旅行者沿着并合并到新形成的圆形轨道中。

 

我们希望能够以受控方式将其他分子从一个地方运输到另一个地方,以便移动的分子可以将包裹从一个地方带到另一个地方,模仿自然,但使用光作为能量。”

处。

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