Gli scienziati osservano spesso come si comportano le molecole in natura per aiutarli a progettare processi chimici, ed è quello che hanno fatto i ricercatori del QUT e dell'Università di Ghent per creare una struttura polimerica 3D stabilizzata alla luce verde che si dispiega da sola quando lasciata al buio.

Il team ha riferito di questo primo esempio al mondo di un reversibile, processo innescato dalla luce per piegare i polimeri in nanoparticelle a catena singola in Scienze chimiche .

La ricerca è stata condotta dall'autore principale e dal QUT Ph.D. studente Daniel Kodura, con l'Australian Research Council (ARC) di QUT DECRA Fellow Dr. Hendrik Frisch, Dott.ssa Anja Goldmann, dottorato di ricerca lo studente Fabian Bloesser e il Professor Christopher Barner-Kowollik, ARC Laureate Fellow, dal Soft Matter Materials Laboratory nel Center for Materials Science di QUT, in collaborazione con il professor Filip Du Prez e il dott. Hannes Houck del gruppo di ricerca sulla chimica dei polimeri dell'Università di Gent, Belgio.

"Quello che abbiamo fatto è guardare alle proteine, che sono polimeri biologici che attivano la maggior parte della chimica nelle cellule del nostro corpo e sono essenziali per la vita, e imitare con i polimeri sintetici uno dei modi in cui funzionano le proteine, " Ha detto il signor Kodura.

Le proteine ​​sono grandi molecole complesse di amminoacidi che sono collegate tra loro in lunghe catene, e queste catene si piegano naturalmente, a volte con una molecola ausiliaria, in una struttura 3D che svolge una funzione, come far muovere i muscoli.

"Quello che abbiamo fatto è stato usare la luce LED verde come aiuto per piegare le catene di polimeri sintetici in una struttura, " ha detto. "La luce era il carburante per il processo e, importante, ha anche mantenuto stabile la struttura. Finché la luce era accesa, la struttura ha mantenuto la sua forma. Senza la luce, al buio e a temperatura ambiente, la struttura si è rilassata e spiegata."

"Questo non è mai stato raggiunto prima, " ha aggiunto il dottor Frisch. "Inoltre, piegare le catene con la luce in una struttura e poi dispiegarle al buio potrebbe essere ripetuto con successo più volte."

Il professor Christopher Barner-Kowollik ha affermato che il processo chimico è "simile a un processo vivente a sé stante".

"Gli organismi viventi hanno bisogno di consumare una fonte di energia, come luce, sopravvivere e questa struttura 3D è la stessa. Consuma la luce come combustibile per mantenersi, " Egli ha detto.

"Questo è un esempio di fondamentale, scienza istruttiva. Mostra cosa è possibile quando si utilizza l'interazione di luce e oscurità per progetti macromolecolari complessi".

Il Dr. Goldmann ha detto che mentre gli scienziati hanno mostrato come piegare i substrati chimici con la luce in una struttura prima che "è sempre stata bloccata in modo permanente. Questo è il primo esempio di una struttura polimerica a singolo filamento 3D veramente stabilizzata alla luce".

Il principio fondamentale alla base del processo chimico è lo stesso dei membri del team utilizzati in precedenza nella creazione di quelli che hanno definito materiali dinamici stabilizzati alla luce (LSDM), una nuova classe di materiali.

"Ciò che abbiamo creato in precedenza era qualcosa che puoi vedere e toccare, " Il professor Du Prez e il dottor Houck hanno affermato. "Questo è diverso e riguarda le trasformazioni a livello di singola catena, significa dimensione nanometrica che può arrivare fino a un miliardesimo di metro, o 100, 000 volte più piccolo di un capello umano."

Il documento completo, Reticolazione covalente dinamica alimentata dalla luce di singole catene polimeriche in stati di non equilibrio, è disponibile qui. Chemical Science ha scelto la carta come ChemSci Pick of the Week.