Imagine una familia de mariposas revoloteando en un espacio de laboratorio controlado.
Excepto que las mariposas no son realmente mariposas. Son moléculas diseñadas y producidas en la Florida State University como nuevos materiales funcionales que tienen una amplia gama de aplicaciones, desde sensores moleculares hasta dispositivos de control de luz.
Esta es la escena del Profesor Asociado de Ingeniería Química y Biomédica en el laboratorio de Biwu Ma en la Universidad Estatal de Florida, donde él y el Profesor Asistente de Computación Científica Chen Huang están trabajando juntos para crear nuevos materiales.
Publicado en Angewandte Chemie y aparece en la portada de la revista, Ma y Huang describen cómo estas mariposas moleculares diseñadas racionalmente pueden emitir diferentes colores: azul, rojo y blanco por control. Esos colores se traducen en diferentes niveles de energía, que pueden usarse en una variedadde maneras.
Con estas moléculas diseñadas con precisión, el equipo también planea aprender a controlar y dirigir mejor grandes cantidades de energía, y convertir la energía de la foto en luz, electricidad, calor o incluso movimiento molecular a voluntad. Sus esfuerzos de investigación conducirán al desarrollode mejores materiales y dispositivos más eficientes, como sensores, bombillas y paneles solares.
"Pudimos desarrollar nuevos materiales funcionales con estructuras bien definidas y propiedades adaptadas de manera racional combinando experiencia experimental y computacional", dijo Ma. "Y hemos creado estas nuevas moléculas que se comportan exactamente de la manera que queremos".Lo llamamos materiales por diseño ".
El año pasado, Ma escribió en el mismo diario sobre la primera mariposa molecular que había creado en su laboratorio.
Había descubierto que podía "batir sus alas" para crear dos estados de fotoexcitación, un proceso llamado cambio estructural fotoinducido, que conduce a la emisión dual de azul y rojo en una proporción determinada. Por lo general, una molécula tiene solo unoestado excitado y emite una luz de color. El hecho de que esta molécula lo hizo a la vez lo hizo extremadamente único
Entonces, qué pasaría si hubiera una familia de moléculas, se preguntaron Ma y Huang.
Ma, contratada por FSU en 2013, y Huang, contratada en 2014, tienen diferentes enfoques. Ma es una experimentadora, lo que significa exactamente lo que piensas. Le gusta ir al laboratorio y comenzar a hacer materiales para ver qué sucede. HuangPor el contrario, es un teórico, lo que significa que se enfoca en las ecuaciones matemáticas y los antecedentes de por qué los materiales actúan como lo hacen.
Se propusieron combinar sus diferentes antecedentes para comenzar a ajustar el compuesto molecular original que creó la primera mariposa. Al final, terminaron creando varias moléculas que variaban muy ligeramente de sus hermanos y hermanas en composición química y tamaño.
Huang dijo que con herramientas computacionales pudieron descubrir cómo diseñar estas nuevas moléculas y lograr que actúen exactamente de la manera que quisieran. Podrían crear diferentes longitudes de onda de energía en diferentes momentos, simplemente dependiendo del diseño de las moléculas.
"Es una cuestión de comprensión fundamental de las relaciones estructura-propiedad", dijo Huang. "Con poderosas herramientas computacionales, podemos obtener información sobre cómo las propiedades moleculares están determinadas por la estructura y llegar a las reglas de diseño molecular".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
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