פרסום במגזין Science אודות תגלית חדשה: שימוש באור לא מזיק לשינוי צורת מולקולת אזובנזן בתוך קומפלקס על-מולקולרי

אזובנזנים הינם תרכובות רב-תכליתיות בעלות  שימושים פוטנציאליים רבים, כגון ושדרג הטכנולוגיה באמצעות ייצור מכונות זעירות, כמו גם יצירת תרופות המשופעלות על-ידי אור. מולקולות אלה יכולות להימצא בשתי צורות שונות הקרויות “E” ו”Z” שיניתן להתחלף ביניהן באמצעות הקרנה. עם זאת, בתנאי הקרנה שתי הצורות נמצאות בשיווי משקל, מה שמונע ניצול אופטימלי ליישומים שונים

תגלית חדשה מאפשרת למדענים לשנות את הצורה של מולקולות אזובנזן באמצעות אור נראה – דרך קלה ובטוחה יותר מאשר האור האולטרה סגול בו נעשה שימוש בעבר. אזובנזנים הינם תרכובות רב-תכליתיות בעלות  שימושים פוטנציאליים רבים, כגון ושדרג הטכנולוגיה באמצעות ייצור מכונות זעירות, כמו גם יצירת תרופות המשופעלות על-ידי אור. מולקולות אלה יכולות להימצא בשתי צורות שונות הקרויות “E” ו”Z” שיניתן להתחלף ביניהן באמצעות הקרנה. עם זאת, בתנאי הקרנה שתי הצורות נמצאות בשיווי משקל, מה שמונע ניצול אופטימלי ליישומים שונים. היכולת לשלוט בתהליך זה באמצעות אור נראה ולהעדיף רק צורה אחת על פני השניהה פותחת אפשרויות חדשות ליישומים אלה שהופכים נגישים ויעילים יותר.

אזובנזנים הם מולקולות רב-תכליתיות בעלות פוטנציאל עצום ביישומים טכנולוגיים רבים, שבאופן מסורתי הצריכו שימוש בקרינה אולטרא-סגולה האנרגטית על-מנת לשפעל אותם. עם זאת, גישה חדשה מבטיחה לשנות את כללי המשחק.

צוות החוקרים בראשות המדענים פרופ’ איגור שפירו מהאוניברסיטה העברית בירושלים, רפאל קליין ממכון ויצמן למדע ומכון המדע והטכנולוגיה האוסטרי יחד עם ארי פרימאגי מאוניברסיטת טמפרה שבפינלנד, הכניסו מושג חדש הנקרא “הוצאה משיווי משקל על ידי סנסיטיזציה במצב כלוא” או (DESC)  באנגלית. גישה חדשנית זו מציעה לראשונה את האפשרות לגרום לשינוי הצורה המולקולרית באמצעות אור נראה, כולל באורכי גל בחלק האדום של הספקטרום.

המחקר, שכותרתו “הוצאה משיווי משקל על ידי העלאת רגישות לאור נראה בתנאי כליאה”, פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי היוקרתי, Science.

מה שהופך את מולקולות האזובנזן למעניינות במיוחד הוא יכולתן לעבור שינויים בצורתן בתגובה להקרנה באורכי גל ספציפיים, כגון אור אולטרה סגול או אור נראה. תופעה זו, הידועה בשם פוטו-איזומריזציה, מאפשרת לאזובנזנים לעבור בין שתי צורות או איזומרים נפרדים, הקרויים “Z” ו-“E“, שניתן לחשוב עליהם כעל מצב “מופעל” ומצב “כבוי”, בהתאמה.  תכונה ייחודית זו היא בעלת משמעות עצומה, שכן היא פותחת מגוון רחב של יישומים הכוללים ננוטכנולוגיה, אחסון נתונים, שינוע תרופות, מדע החומרים, ומחקר ביולוגי.

“באמצעות הדמיית מחשב של תהליך האיזומריזציה באמצעות כימיה קוונטית הבהרנו את המנגנון העומד מאחורי גישה חדשנית זו שלא רק מקדמת את המחקר הבסיסי בתחום האזובנזנים, אלא גם סוללת את הדרך לשימושים מעשיים רבים. יישומים אלה הרותמים את כוחו של האור הנראה ובפרט האור האדום שהוא בעל האנרגיה הנמוכה ביותר בספקטרום ומונעים את השימוש בקרינה האולטרא-סגולה שהיא מסוכנת ומסרטנת” אומר פרופ’ איגור שפירו, מהאוניברסיטה העברית בירושלים.

עיקרי המחקר:

גישה חדשה: DESC מציג גישה על-מולקולרית חדשה לפוטואיזומריזציה של אזובנזן, ומאפשרת אותה עם אור נראה, כולל אורכי גל אדומים.

עבודת צוות של מולקולות: השילוב של מארח מקרוציקלי מיוחד ופוטוסנסיטייזר הוא הסוד שמאחורי הצלחתו של DESC. הם עובדים יחד כדי לברור ולשנות מולקולות אזובנזן מסוימות.

פתיחת הזדמנויות חדשות: DESC מוביל למצבים פוטוסטציונריים מיוחדים שלא ניתן היה ליצור ישירות עם אור לפני כן. הדבר פותח הרבה אפשרויות חדשות לשימוש באזובנזנים בדרכים שונות.

“הצלחנו ללכוד סרט מולקולרי באמצעות ספקטרוסקופיה בעלת זמן קבוע, מה ששופך אור על הפעולה המורכבת של התגלית שלנו. תובנה קולנועית זו שימשה כדי לאמת את המנגנון הבסיסי של חוסר איזון על ידי סנסיטיזציה בתנאי כליאה (DESC), ומספקת ראיות אמפיריות לפוטנציאל המכונן של גישה סופרמולקולרית פורצת דרך זו”. אמר פרופ’ ארי פרימאגי, מאוניברסיטת טמפרה

מחקר חלוצי זה פותח דרכים חדשות ומלהיבות לשימוש באזובנזנים בתחומים שונים. על ידי הרחבת טווח אורכי הגל שיכולים לגרום לאיזומריזציה, DESC מבטיח לשפר את היעילות והיישום של טכנולוגיות מבוססות אזובנזן.

לינק למאמר

עוד בנושא באתר הידען:

• חומרים המתנקים מעצמם