Geçici kuantum dalgalanmaları, polimerin kendi kendine montajını ayarlar

Bir polimeri iki ayna arasındaki küçücük karanlık bir alana hapsetmek, kendi kendine bir araya gelme şeklini derinden değiştirmek için gereken tek şey – olağan liflerin yerine pullar oluşturuluyor. Minik aynalı kutu, moleküller ve vakum alanı arasında, evreni geçici fotonlar ve diğer parçacıklarla dolduran kaynayan kuantum mekanik çorba arasında sözde titreşimsel güçlü bağlantı sağlar.

ABD’deki Bucknell Üniversitesi’nde supramoleküler konukçu-konuk kimyasında çalışan ve çalışmaya dahil olmayan Hasan Arslan, “Aslında kutunun içinde olmasına rağmen, kutunun çok dışında olduğunu düşündüm” diye şaka yapıyor. Titreşimsel güçlü eşleşme (VSC) genelleştirilebilir olduğu kanıtlanirsa, bilim adamlarının supramoleküler sistemleri reaktif eklemeden veya herhangi bir kimyasal değişiklik yapmadan değiştirmesine izin verebileceğini söylüyor.Fransa, Strasbourg Üniversitesi’nden Thomas Ebbesen liderliğindeki çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, kimyayı kontrol etmek için bu heyecan verici yeni yoldan yararlanmaya çalışan birkaç ekipten biri.

jellerin elektriksel iletkenliğini nasıl etkilediğini araştırirlarken VSC’nin supramoleküler montaj üzerindeki etkisine rastladılar. Ebbesen, “Kripa [Joseph, Ebbesen’in meslektaşı] ölçüm yaparken koşullar hiç beklediği gibi gitmedi, iletkenlik umduğumuzun aksine azaldi ve düştü – yükselecekti,” diye ekliyor.

Ancak Joseph, polimeri – bir tür poli(para-fenilenetinilen) – aynalı mikroakışkan hücreden aldığında, ekip, malzemenin oluşturduğu olağan lifli ağlarin yerine, vakum alanını bileşiklerine ayarlamak için kullandi. Ayrıca, VSC altında polimerin kendi kendine montaj hızının %20 arttığı ortaya çıktı.

Mikroakışkan boşluğunun karanlığında bile var olan madde ve geçici fotonlar arasındaki bağlantıyı açan şey, aynalarin arasındaki doğru boşluktur – bu durumda yaklaşık 10μm. Tek tek atomların orbitallerinin bir molekül oluşturmak üzere bir araya gelmesinin aksine, madde ve ışık bir araya gelerek polariton adı verilen hibrit parçacıklar oluşturur. Ve tıpkı bir molekülün bileşen atomlarından farklı olduğu gibi, yeni VSC varlığı da ebeveyninden önemli ölçüde farklı davranır.

VSC’nin metal-organik çerçeve organizasyonu üzerindeki etkisini açıklayan ön baskı çalışmasının önde gelen araştırmacılarından biri olan Japonya’daki Hokkaido Üniversitesi’nden Kenji Hirai, “Bu çalışma, VSC’nin başlangıç ​​düzeyindeki organik kimyadan ileri düzey supramoleküler kimyaya uzandığını gösteriyor” diyor. Ebbesen’in ve diğer ekiplerin önceki çalışmalarda hedeflediği “Supramoleküler düzeneğe hakim olan moleküller arası etkileşimler, kovalent bağlardan çok daha zayıftır”.Her ne kadar supramoleküler kimyagerler ışık, ısı, ses ve diğer birçok uyarıcıyı kullanarak kendi kendine oluşumu modüle edebilse de Arslan, VSC’nin çekiciliğinin bir bileşiğin yapısında herhangi bir değişiklik gerektirmemesi olduğunu söylüyor.

“Diğer pek çok uyaran, bu uyaranlara yanıt verecek çok özel sistemlere gerek duyar – ışıkla, o ışığı gerçekten emebilen bir moleküle ihtiyacınız vardır… Bu, kimyager tarafından ciddi bir tasarım gerektirir.” VSC’yi mevcut küçük düzeneğinden büyütmek Bununla birlikte, 1 ml’den daha azının zor olabileceğine dikkat çekiyor.

Arlsan, çalışmanın birçok soruyu da beraberinde getirdiğini söylüyor. Onu kullanmadan önce, kimyagerlerin VSC’nin yaptığı şeyi nasıl yaptığını daha iyi anlamaları gerekir. Ebbesen, bu aşamada yalnızca “el sallayarak argümanlar” sunabileceğini kabul ediyor. Ebbesen, “[Londra] dağılma kuvvetleri denen bir şeyin çok ilgili olduğunu biliyoruz” diye açıklıyor. Güçlü bir şekilde birleştiğimizde, vakum alanında [moleküllerin] titreşim modlarına çok güçlü bir şekilde karışıyoruz. Bu, moleküller arası etkileşimleri değiştiren ve sonuç olarak montaji bozulan van der Waals kuvvetlerinin değişmesinin bir nedeni olabilir.’Yine de Ebbesen, VSC’nin sonunda kimyagerlerin moleküllerin nasıl davrandığını anlamak için basabilecekleri bir “buton” haline geleceğinden emin. “Endüstriyi de ilgilendiren şey bu – diğer tüm butonlari denemişlerdi ve aniden kimsenin bilmediği, temel kimyasal özellikleri değiştirebilen yeni bir butonla geldik.”