Struttura molecolare dell'interruttore molecolare fotosensibile (al centro) circondato da molecole di solvente. Gli scienziati hanno rivelato un movimento di tipo pedalò indotto dalla luce, che va avanti e indietro. L'immagine è sulla copertina dell'edizione cartacea della rivista, che è stato pubblicato oggi (18 giugno). Credito:ristampato con il permesso di I. Conti et al. (2020), Il Journal of Physical Chemistry Letters , sindrome coronarica acuta
Interruttori molecolari:sono le controparti molecolari degli interruttori elettrici e svolgono un ruolo importante in molti processi in natura. Tali molecole possono interconvertire in modo reversibile tra due o più stati e quindi controllare i processi molecolari. Negli organismi viventi, Per esempio, svolgono un ruolo nella contrazione muscolare ma anche la nostra percezione visiva si basa sulla dinamica di un interruttore molecolare nell'occhio. Gli scienziati stanno lavorando intensamente per sviluppare nuovi componenti molecolari che consentano il passaggio tra diversi stati, in modo che i processi molecolari possano essere specificamente controllati.
Un team di ricerca europeo guidato dal nanotecnologo Dr. Saeed Amirjalayer dell'Università di Münster (Germania) ha ora ottenuto una visione più approfondita dei processi di un interruttore molecolare:utilizzando simulazioni di dinamica molecolare, gli scienziati hanno prodotto una pellicola fotografica a livello atomico e quindi hanno seguito il movimento di un blocco molecolare. Il risultato è stato un "movimento di tipo pedale" controllato dalla luce, ' andare avanti e indietro. Sebbene fosse già stato previsto in questo contesto in lavori precedenti, non è stato finora dimostrato direttamente.
Nel futuro, i risultati possono aiutare a controllare le proprietà dei materiali con l'aiuto di interruttori molecolari, ad esempio al fine di rilasciare farmaci specificamente da nanocapsule. "Per un'integrazione efficiente in nuovi materiali reattivi, una spiegazione dettagliata del processo di commutazione e quindi del modo in cui funzionano a livello molecolare e atomico è cruciale, " sottolinea il dottor Saeed Amirjalayer, capogruppo presso l'Istituto di Fisica dell'Università di Münster e il Centro per le nanotecnologie (CeNTech). Lo studio è stato pubblicato su Il Journal of Physical Chemistry Letters .
Le simulazioni di dinamica molecolare consentono, calcolando le interazioni tra atomi e molecole, per descrivere il loro movimento nel computer. Nel loro studio attuale, gli scienziati hanno studiato in questo modo un interruttore molecolare a base di azodicarbossamide, utilizzando un cosiddetto metodo combinato meccanico quantistico/meccanico molecolare nelle simulazioni. "Precedenti studi sperimentali e teorici hanno fornito solo una visione indiretta del meccanismo di funzionamento di tale interruttore in soluzione. Con l'aiuto del nostro approccio teorico, potremmo ora seguire la dinamica indotta dalla luce tenendo conto dell'ambiente molecolare, " spiega Saeed Amirjalayer.
Il movimento a pedali dell'interruttore, innescato dalla luce, si muove avanti e indietro, come il pedale di una bicicletta. La comprensione dettagliata del meccanismo di funzionamento di un interruttore fotosensibile costituisce una base importante per l'applicazione di questi elementi costitutivi molecolari in nuovi materiali funzionali "intelligenti".
Oltre all'Università di Münster, le Università di Bologna (Italia) e Amsterdam (Paesi Bassi) sono state coinvolte nello studio. "Nonostante le attuali circostanze a seguito della crisi di Corona, lo scambio transfrontaliero con i colleghi europei potrebbe avvenire, praticamente, ma ancora molto intensamente. Insieme abbiamo raggiunto risultati interessanti e preziosi, ", afferma Saeed Amirjalayer riassumendo la cooperazione.
