Konstnärens intryck av reaktionen som forskarna kunde avbilda med den nya tekniken:utbyte av material mellan strängar som innehåller röda och gröna komponenter. Kredit:ICMS Animation Studio
Ett unikt samarbete mellan kemister och matematiker vid Eindhovens tekniska universitet (TU/e) har lett till en ny avbildningsteknik som möjliggör studier av molekylär självmontering med en aldrig tidigare skådad detaljnivå. Forskarna, ledd av TU/e-professorerna Bert Meijer och Remco van der Hofstad, publicerade sitt genombrott förra veckan i den ledande tidskriften Vetenskap . Den nya tekniken öppnar en värld av unika möjligheter för studier av komplexa självmonterande material med många potentiella tillämpningar inom elektronik, medicin och energi.
Vid molekylär självmontering, nytt material görs från grunden, med egenskaper som inte finns i naturen. Forskargruppen ledd av prof.dr. Bert Meijer på ICMS fokuserar på material som kallas supramolekylära polymerer – långa strängar uppbyggda av enstaka molekyler. Dessa material har en mängd möjliga tillämpningar, till exempel som biomaterial inom regenerativ medicin, som nanorör med goda ledande egenskaper inom elektronik, eller som solcellsmaterial i framtida solceller.
Revolutionerande teknik
Bra avbildningstekniker är viktiga för att förstå de dynamiska processer som äger rum på den lilla mikro- och nanoskala av molekylär självmontering. Den revolutionerande och geniala "superupplösningsmikroskopi"-tekniken som introducerats under de senaste åren tillåter optisk avbildning av föremål med dimensioner som är mindre än vad som normalt skulle vara möjligt med en optisk teknik. I journalen Vetenskap , Meijer och matematiker prof.dr. Remco van der Hofstad vid institutionen för matematik och datavetenskap presenterar idag ett nytt steg framåt med denna teknik, gör det möjligt att avbilda molekylära fenomen som hittills varit osynliga.
Sällsynt samarbete
Van der Hofstads bidrag var nödvändigt eftersom de molekylära maskiner som studerades av Meijers grupp är föremål för alla typer av slumpmässiga faktorer, leder till mycket "brus" i data. De stokastiska modellerna utvecklade av Van der Hofstad gör det möjligt att skapa mycket tydligare bilder. "Det var som om "dimman" som täckte våra bilder plötsligt lyftes", säger huvudförfattaren till publikationen Lorenzo Albertazzi. Enligt den italienska forskaren är det unikt för kemister och matematiker att arbeta tillsammans på detta sätt. "Vi borde göra det mycket oftare, eftersom dessa expertområden är mycket kompletterande."
Demonstration
Enligt Albertazzis uppfattning är den nya tekniken ett stort steg framåt för att förstå monteringsreaktioner. I sin publikation visar författarna sitt tillvägagångssätt med en välkänd reaktion där två strängar med röda och gröna komponenter blandas. "Man har alltid trott att komponentbyte bara sker i ändarna av strängarna. Men vi har nu visat att komponenter byts över hela strängens längd." Albertazzi menar att detta bara är ett exempel på det enorma utbud av nya material och reaktioner som nu kan förstås tydligare med denna teknik.