Forskare vid Linköpings universitet har använt datorsimuleringar för att visa att stabila aromatiska molekyler kan bli reaktiva efter att ha absorberat ljus. Resultaten, publicerade i The Journal of Organic Chemistry , kan ha långvariga tillämpningar inom områden som lagring av solenergi, farmakologi och molekylära maskiner.

"Alla vet att bensin luktar gott. Det beror på att den innehåller den aromatiska molekylen bensen. Och aromatiska molekyler luktar inte bara gott:de har många användbara kemiska egenskaper. Vår upptäckt gör att vi kan tillföra fler egenskaper", säger Bo Durbeej. professor i beräkningsfysik vid Linköpings universitet.

I normal organisk kemi kan värme användas för att starta reaktioner. En aromatisk molekyl är dock ett stabilt kolväte, och det är svårt att initiera reaktioner mellan sådana molekyler och andra bara genom uppvärmning. Detta beror på att molekylen redan är i ett optimalt energitillstånd. Däremot sker en reaktion där en aromatisk molekyl bildas extremt lätt.

Forskare vid Linköpings universitet har nu använt datorsimuleringar för att visa att det är möjligt att aktivera aromatiska molekyler med hjälp av ljus. Reaktioner av denna typ är kända som fotokemiska reaktioner.

"Det är möjligt att tillföra mer energi med hjälp av ljus än att använda värme. I det här fallet kan ljus hjälpa en aromatisk molekyl att bli antiaromatisk, och därmed mycket reaktiv. Detta är ett nytt sätt att kontrollera fotokemiska reaktioner med hjälp av molekylernas aromaticitet." säger Bo Durbeej.

Resultatet var tillräckligt viktigt för att lyftas fram på omslaget till The Journal of Organic Chemistry när den publicerades. På lång sikt har det möjliga tillämpningar inom många områden. Bo Durbeejs forskargrupp fokuserar på tillämpningar inom lagring av solenergi, men han ser potential även inom molekylära maskiner, molekylär syntes och fotofarmakologi. I den senare applikationen kan det vara möjligt att använda ljus för att selektivt aktivera läkemedel med aromatiska grupper på en plats i kroppen där den farmakologiska effekten önskas.

"I vissa fall går det inte att tillföra värme utan att skada omgivande strukturer, till exempel kroppsvävnad. Det ska dock vara möjligt att tillföra ljus", säger Bo Durbeej.

Forskarna testade hypotesen att det var förlusten av aromaticitet som ledde till den ökade reaktiviteten genom att undersöka det motsatta förhållandet i simuleringarna. I det här fallet började de med en antiaromatisk instabil molekyl och simulerade att den utsätts för ljusbestrålning. Detta ledde till att en aromatisk förening bildades och forskarna såg, som väntat, att reaktiviteten gick förlorad.

"Vår upptäckt utvidgar begreppet "aromaticitet", och vi har visat att vi kan använda detta koncept i organisk fotokemi, säger Bo Durbeej. + Utforska vidare

Forskare utvecklar molekyler för att lagra solenergi