I ricercatori dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) dell'Università di Kyoto e dell'Università di Tokyo hanno sviluppato un materiale cristallino sensibile alla luce che supera le sfide affrontate negli studi precedenti.

Le molecole fotocromatiche cambiano i loro stati elettronici o strutture chimiche, quando esposto alla luce. Possono svolgere ruoli chiave nello sviluppo di materiali "fotosensibili" che potrebbero essere utilizzati nei sistemi di somministrazione per il rilascio controllato di farmaci, o per sviluppare scaffold dinamici per l'ingegneria dei tessuti, tra le altre applicazioni. Ma così lontano, il loro utilizzo con materiali solidi si è rivelato impegnativo perché i materiali erano troppo rigidi per consentire modifiche ripetibili e reversibili.

Susumu Kitagawa di iCeMS, Hiroshi Sato dell'Università di Tokyo, e i loro colleghi, preparato un cristallo poroso flessibile composto da un derivato del ditieniletene fotoresponsabile, ioni zinco (Zn2+), e 1, 4-benenzendicarbossilato.

Il "polimero di coordinazione poroso" consisteva in fogli bidimensionali collegati da pilastri di molecole fotoresponsive, che ha creato una tridimensionalità, quadro aggrovigliato. I ricercatori confrontano i componenti intrecciati con fili metallici intrecciati e puzzle di corde.

A causa della natura flessibile della struttura aggrovigliata, i canali hanno cambiato forma quando esposti alla luce. La distanza tra i due strati si è ridotta con l'irradiazione ultravioletta, quindi si è ampliata quando illuminata dalla luce visibile.

I ricercatori hanno testato la capacità del materiale di assorbire l'anidride carbonica (CO2). Quando il materiale non è stato irradiato, ha adsorbito fino a 136 millilitri (ml) di CO2. Quando esposto alla luce ultravioletta, i pori si sono ridotti, diminuendo l'assorbimento di CO2 a 108 ml. Quando poi esposto alla luce visibile, L'assorbimento di CO2 è salito di nuovo a 129 ml. Quindi è diminuito a 96 ml dopo la riesposizione alla luce ultravioletta.

La struttura intrecciata del polimero consente questi cambiamenti di assorbimento di CO2 reversibili e ripetibili; dà spazio alle molecole fotoresponsive per trasformarsi consentendo loro di rilasciare la propria tensione nel materiale flessibile.

Test preliminari hanno indicato che il cristallo poroso potrebbe adsorbire anche altri gas, come l'azoto, a varie temperature, ma è necessaria un'indagine più dettagliata.

"La nostra strategia consentirà l'accesso a una nuova dimensione dei composti porosi come piattaforme per varie conversioni fotochimiche e la fotomodulazione delle proprietà porose, "concludono i ricercatori nel loro studio, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

L'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) presso l'Università di Kyoto in Giappone mira a promuovere l'integrazione delle scienze cellulari e dei materiali, entrambi i campi tradizionalmente forti all'università, in un ambiente di ricerca globale unico e innovativo. iCeMS combina le bioscienze, chimica, scienza e fisica dei materiali per creare materiali per il controllo cellulare mesoscopico e materiali ispirati alle cellule. Tali sviluppi promettono progressi significativi in ​​medicina, studi farmaceutici, l'ambiente e l'industria.