مناسب شدن مولکولی 'غیرممکن' راهی برای ایجاد محصولات ناپایدار مخفی را نشان می‌دهد
با استفاده از ترکیبی هوشمندانه از واکنش‌های شیمیایی تحریک‌شده با نور، یک تیم از پژوهشگران توانستند یک مولکول نخ‌مانند را در یک مولکول حلقوی در آرایشی پرانرژی وارد کنند - این 'مناسب شدن مولکولی' چیزی است که به صورت طبیعی نمی‌تواند اتفاق بیفتد.
آنچه این آزمایش را خاص می‌کند ایجاد ساختاری است که در تعادل ترمودینامیکی قرار ندارد، که این دستاوردی نادر در زمینه سیستم‌های مصنوعی است.
یک سیستم مصنوعی مانند یک نانوموتور زمانی شکل می‌گیرد که اجزاء مولکولی آن به خودی خود جمع شوند و به حالتی از تعادل ترمودینامیکی برسند. اما وقتی صحبت از موجودات زنده می‌شود، آنها در حالی فعالیت می‌کنند که از خودسامانی و تعادل ترمودینامیکی دوری می‌کنند.
جلوگیری از خودسامانی و 'بازتولید چنین مکانیسم‌های شبیه به موجودات زنده در سیستم‌های مصنوعی یک چالش پیچیده و بلندپروازانه است که، اگر موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند امکان ایجاد مواد جدیدی را فراهم کند که می‌توانند برای توسعه، به عنوان مثال، داروهای هوشمند و مواد فعال استفاده شوند.' به گفته پژوهشگران.
بر هم زدن خودسامانی یک سیستم مصنوعی
نویسندگان این مطالعه از دو مولکول برای آزمایش خود استفاده کردند؛ سیکلودکسترین حلقوی و مشتق آزبنزن نخی‌شکل. اولی از گلوکز ساخته شده و به عنوان حامل دارو، افزودنی غذایی و عامل تصفیه استفاده می‌شود. در حالی که دومی توانایی عجیب تغییر شکل دارد هنگامی که در معرض نور قرار می‌گیرد.
هنگامی که هر دو مولکول در آب با یکدیگر تعامل کردند، تشکیل دو کمپلکس را به دنبال داشتند؛ کمپلکس A و کمپلکس B. از بین این دو، A ترمودینامیکی پایدار است، به آرامی تشکیل می‌شود و حتی در غیاب نور نیز می‌تواند وجود داشته باشد.
با این حال، هنگامی که دو مولکول در حضور نور قابل مشاهده تعامل کردند، مولکول آزبنزن خم شد و باعث شد که کمپلکس به علت عدم انطباق شکل جدید با حفره سیکلودکسترین تجزیه شود.
این اختلال در خودسامانی سیستم منجر به تشکیل کمپلکس B سریع‌الاساس اما کمتر پایدار شد. کمپلکس B ناپایدار کوتاه مدت نمایانگر محصول جدیدی است که نمی‌توان وقتی که یک سیستم مصنوعی نوعی آن را دنبال می‌کند ایجاد کرد.
'مکانیسم خودسامانی همراه با یک واکنش فوتوشیمیایی این امکان را فراهم می‌کند که از انرژی نور برای جمع‌آوری محصولات ناپایدار استفاده کنیم' به گفته نویسندگان مطالعه.
رازی برای توسعه دستگاه‌های جدید
هنگامی که نور خاموش می‌شود، آزبنزن به شکل اصلی خود برمی‌گردد و کمپلکس A تشکیل می‌شود. شما هیچ نشانه‌ایی از کمپلکس B غیرمورد علاقه ترمودینامیکی نخواهید دید.
با این حال، این آزمایش نشان داده است که با دستکاری مکانیسم خودسامانی می‌توان سیستم‌های مصنوعی جدیدی ایجاد کرد.
به عنوان مثال، پژوهشگران ادعا می‌کنند که با استفاده از رویکرد آنها و بهبود بیشتر آن، می‌توان روش‌های سنتز شیمیایی جدید و دستگاه‌هایی مانند نانوموتورها که می‌توانند در شرایط غیرتعادل کار کنند توسعه داد.
'سادگی و تطبیق‌پذیری رویکرد ما، همراه با این واقعیت که نور مرئی - یعنی نور خورشید - یک منبع انرژی پاک و پایدار است، به ما امکان می‌دهد که پیشرفت‌هایی را در زمینه‌های مختلف تکنولوژی و پزشکی پیش‌بینی کنیم' آلبرتو کردی، یکی از نویسندگان مطالعه و استاد دانشگاه بولونیا گفت.
این مطالعه در مجله Chem منتشر شده است.
