Forskare vid UNSW Sydney, tillsammans med medarbetare från Western Sydney University och Nederländerna, blev förvånade över att finna att divätefosfatanjoner - vitala oorganiska joner för cellulär aktivitet - binder till andra divätefosfatanjoner trots att de är negativt laddade.

Samma lag gjorde också en molekyl som kunde "gripa" dessa divätefosfatanjoner och beroende på vilket färgat ljus som lyste på dem, antingen öka eller hämma deras rörelse i lösning.

Forskningen, som nyligen publicerades i The Journal of the American Chemical Society , ger ny insikt om molekylära interaktioner som sker under biokemiska processer, samtidigt som man introducerar nya metoder för att kontrollera transporten av molekyler i lösning.

Docent Jon Beves från UNSW:s School of Chemistry säger att kemister alltid har vetat att divätefosfat var "lite konstigt" och svårt att studera i lösning, men hittills visste ingen vad som egentligen hände.

"Vårt arbete visar att dessa negativt laddade anjoner faktiskt är bundna tillsammans, även i utspädda lösningar där vätebindningar anses vara extremt svaga, " han säger.

"Vätebindningarna mellan divätefosfatanjoner verkar vara förvånansvärt starka. De är starka nog att övervinna avstötning av liknande laddningar, och tillräckligt stark för att hålla ihop anjonklustren även när de är lösta i vätebindande lösningsmedel som vi förväntade oss skulle slita isär dem."

A/Prof. Beves säger att den nya förståelsen också kan gå en bit mot att förklara strukturen av biologiska membran, eller hur RNA eller DNA attraheras till varandra i lösning, eftersom dessa interaktioner alla involverar fosfatgrupper. Och att kunna kontrollera rörelsen av dessa molekyler i lösning genom att använda ljus väcker några intressanta idéer om hur detta skulle kunna tillämpas i biologiska eller miljömässiga situationer.

"Blandade flytande lösningar består av massor av molekyler som alla rör sig och tumlar på måfå, " säger A/Prof Beves.

"Detta gör det väldigt svårt att göra saker som att extrahera värdefulla eller förorenande metaller från utspädda lösningar, eller leverera läkemedelsmolekyler där de behöver gå i en människokropp. Om vi ​​kunde kontrollera rörelsen för några av dessa molekyler och tala om för dem vart de ska gå, det skulle kunna göra dessa uppgifter mycket mer genomförbara."

Men A/Prof. Beves betonar att sådana tillämpningar skulle vara långt framme och kräva mycket mer forskning. Tills vidare, han är entusiastisk över att göra viktigt arbete inom ett dåligt förstått område av grundläggande kemi.

Han säger att arbetet som hans team utförde använde ett organiskt lösningsmedel som heter dimetylsulfoxid och han föreställer sig att framtida studier skulle titta på om fosfat beter sig på samma sätt i vatten, där all biologisk kemi äger rum.

Men för nästa steg, hans team tittar på att utforska hur molekyler aktivt kan transporteras i lösning.

"Våra nästa mål kommer att vara att använda dessa typer av interaktioner för att aktivt driva transporten av molekyler med hjälp av ljus - till exempel, använda en laserpekare för att styra molekyler att röra sig."