Многие природные и синтетические химические системы реагируют и меняют свои свойства в присутствии определенных видов света. Эти реакции могут происходить слишком быстро для обычных инструментов, чтобы увидеть. Впервые, исследователи приняли новую технологию соблюдать скоростной реакции. Особый вид реакции наблюдается при этот метод может привести к созданию новых оптических нанотехнологий.
В химии, молекулы можно манипулировать различными способами, чтобы произвести различные вещи. Изомеризации, например, это процесс, который изменяет расположение молекул, но оставляет атомы, как и они. Процесс встречается в естественных системах, таких как сетчатки глаза, так и искусственных систем, таких как некоторые виды химического синтеза. Во многих случаях изомеризации существенно делает конкретном регионе молекул либо более или менее упорядочен.
Фотоизомеризацию тип изомеризации, который активируется с помощью света и это происходит быстрее, чем мгновение ока. Профессор Такаши Като из кафедры химии и его коллеги подвергли жидкокристаллических молекул химического соединения азобензола на определенных частотах ультрафиолетового света. На фотоизомеризацию одной молекулы азобензола, как правило, происходит на сроки от сотни фемтосекунд (quadrillionths секунды). Это примерно одна миллиардная одной триллионной время, как правило, моргнуть не успеешь! Исследователи обнаружили, то молекула запускает молекулярные взаимодействия в жидких кристаллах на сроки от сотен пикосекунд (одну триллионную секунды).
«Мы показали, как изменяется форма молекулы азобензола от прямолинейной формы стержня в слегка изогнутую в процесс, спровоцированный фото-облучении ультрафиолетовым светом. Этот изгиб может привести к некоторым механическим или электронным функцию», — сказал Като. «Реакция распространяется через соседние молекулы в образце, что означает это чрезвычайно эффективный процесс.»
Эта реакция не происходит в изоляции,; возникает в образце мягких функция которых зависит от составляющих их молекул и их поведения. В этом случае «мягкой материи» может означать что угодно, от искусственных мышц для гибкой фотографических датчиков или даже вещи еще не представлял. Важным фактом является то, что первая реакция, которая обычно занимает всего несколько сотен фемтосекунд инициирует отклик в окружающих мягких веществ в около ста пикосекунд, и делает это эффективно.
«Это самый быстрый межмолекулярные движения не наблюдается в мягкой материи. В том, что мы хотели понаблюдать, так быстро нам пришлось использовать некоторые очень специализированные методы для получения данных и визуализировать то, что происходило в течение этих мизерных таймфреймах», — продолжил Като. «Это не была бы возможна без некоторой уникальной ручной работы спектральных приборов, сделанное моим коллегой доцент Хада Масаки из Университета Цукуба».
Эти методы известны как сверхбыстрые переходные спектроскопии передачи, который является точным способом, чтобы записать состава молекулярного образца, и сверхбыстрым временным разрешением дифракции электронов, который является аналогом рентген и как изображение реакции наблюдались. Обратите внимание, что оба метода называются «ультрабыстрый», который просто идет, чтобы показать, другими методами было бы недостаточно для сбора данных с временным разрешением исследователи нужные.
«Я работал на упорядоченной молекулярной сборки, такие как самоорганизующиеся системы на протяжении более 35 лет в качестве химика, так как я был аспирантом. Это исследование достижений фундаментальной химии молекул photoresponsive в мягкой материи, а также их применения сверхбыстрых фотомеханический», — заключил Като. «Это-настоящая честь для себя и коллег для работы над такого рода проектами. Мы надеемся, что это может способствовать разработке молекулярно-на основе таких материалов, как мягких тел механизмы и функциональные материалы».
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!