سوئیچ های مولکولی - آنها همتایان مولکولی سوئیچ های برقی هستند و در بسیاری از فرآیندهای موجود در طبیعت نقش مهمی دارند. چنین مولکولهایی می توانند به طور معکوس بین دو یا چند حالت با همدیگر معکوس شوند و از این طریق فرآیندهای مولکولی را کنترل کنند. به عنوان مثال در موجودات زنده ، آنها در انقباض ماهیچه ها نقش دارند اما درک بصری ما نیز براساس پویایی سوئیچ مولکولی در چشم است. دانشمندان به شدت تلاش می کنند تا قطعات مولکولی جدیدی را ایجاد کنند که امکان جابجایی بین حالت های مختلف را فراهم می کند ، به گونه ای که فرآیندهای مولکولی بطور ویژه قابل کنترل باشند.

یک تیم تحقیقاتی اروپایی به سرپرستی فناوری نانو دکتر سعید امیرجلایر از دانشگاه مونستر اکنون بینش عمیق تری نسبت به فرآیندهای یک سوئیچ مولکولی به دست آورد: دانشمندان با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی ، یک فیلم عکاسی را در سطح اتمی تولید کردند و به این ترتیب حرکت را دنبال کردند یک ساختمان ساختمان مولکولی. نتیجه یک حرکت "سبک پدال" بود که به جلو و عقب حرکت می کرد. اگرچه پیش از این نیز در کارهای قبلی پیش بینی شده بود ، اما تاکنون به طور مستقیم قابل اثبات نبود.

در آینده ، نتایج ممکن است به کمک سوییچ های مولکولی به کنترل خواص مواد کمک کند - به عنوان مثال ، برای آزاد کردن داروهای به طور خاص از نانو کپسول ها. دکتر سعید امیرجلایر ، رهبر گروه در انستیتوی فیزیک در دانشگاه مونستر و مرکز تأکید می کند: "برای تعبیه کارآمد در مواد جدید پاسخگو ، توضیح دقیق روند تعویض و در نتیجه نحوه عملکرد آنها در سطح مولکولی و اتمی بسیار مهم است." برای فناوری نانو (CeNTech).

پیشینه و روشها
شبیه سازی دینامیک مولکولی ، با محاسبه برهم کنش بین اتم و مولکول ، قادر به توصیف حرکت آنها در کامپیوتر است. دانشمندان در مطالعه فعلی خود ، یک سوئیچ مولکولی مبتنی بر آزدیکاربوکسامید را از این طریق ، با استفاده از یک روش مکانیکی کوانتومی کوانتومی ترکیبی / مولکولی در شبیه سازی ها بررسی کردند. سعید توضیح می دهد: "مطالعات تجربی و تئوریک قبلی فقط بینش غیرمستقیمی از مکانیسم عملکرد چنین سوئیچ در راه حل ارائه می داد. با کمک رویکرد نظری ما می توانیم دینامیک ناشی از نور را همزمان با در نظر گرفتن محیط مولکولی دنبال کنیم." امیرجلایر

حرکت از نوع پدالو سوئیچ ، که ناشی از نور است ، مانند پدال دوچرخه به عقب و جلو حرکت می کند. درک دقیق از مکانیسم عملکرد یک سوئیچ واکنش پذیر عکس اساس مهمی برای کاربرد این بلوک های ساختمان مولکولی در مواد کاربردی رمان "هوشمند" تشکیل می دهد.

علاوه بر دانشگاه مونستر ، دانشگاه های بولونیا (ایتالیا) و آمستردام (هلند) نیز در این تحقیق شرکت داشتند. سعید امیرجلایر با جمع بندی این همکاری می گوید: "علی رغم شرایط فعلی در پی بحران کورنا ، تبادل مرزی با همکاران اروپایی می تواند صورت بگیرد - عملا ، اما هنوز هم بسیار فشرده. ما با هم به نتایج جالب و ارزشمندی رسیدیم."

سوئیچ های مولکولی - آنها همتایان مولکولی سوئیچ های برقی هستند و در بسیاری از فرآیندهای موجود در طبیعت نقش مهمی دارند. چنین مولکولهایی می توانند به طور معکوس بین دو یا چند حالت با همدیگر معکوس شوند و از این طریق فرآیندهای مولکولی را کنترل کنند. به عنوان مثال در موجودات زنده ، آنها در انقباض ماهیچه ها نقش دارند اما درک بصری ما نیز براساس پویایی سوئیچ مولکولی در چشم است. دانشمندان به شدت تلاش می کنند تا قطعات مولکولی جدیدی را ایجاد کنند که امکان جابجایی بین حالت های مختلف را فراهم می کند ، به گونه ای که فرآیندهای مولکولی بطور ویژه قابل کنترل باشند.

یک تیم تحقیقاتی اروپایی به سرپرستی فناوری نانو دکتر سعید امیرجلایر از دانشگاه مونستر اکنون بینش عمیق تری نسبت به فرآیندهای یک سوئیچ مولکولی به دست آورد: دانشمندان با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی ، یک فیلم عکاسی را در سطح اتمی تولید کردند و به این ترتیب حرکت را دنبال کردند یک ساختمان ساختمان مولکولی. نتیجه یک حرکت "سبک پدال" بود که به جلو و عقب حرکت می کرد. اگرچه پیش از این نیز در کارهای قبلی پیش بینی شده بود ، اما تاکنون به طور مستقیم قابل اثبات نبود.

در آینده ، نتایج ممکن است به کمک سوییچ های مولکولی به کنترل خواص مواد کمک کند - به عنوان مثال ، برای آزاد کردن داروهای به طور خاص از نانو کپسول ها. دکتر سعید امیرجلایر ، رهبر گروه در انستیتوی فیزیک در دانشگاه مونستر و مرکز تأکید می کند: "برای تعبیه کارآمد در مواد جدید پاسخگو ، توضیح دقیق روند تعویض و در نتیجه نحوه عملکرد آنها در سطح مولکولی و اتمی بسیار مهم است." برای فناوری نانو (CeNTech).

پیشینه و روشها
شبیه سازی دینامیک مولکولی ، با محاسبه برهم کنش بین اتم و مولکول ، قادر به توصیف حرکت آنها در کامپیوتر است. دانشمندان در مطالعه فعلی خود ، یک سوئیچ مولکولی مبتنی بر آزدیکاربوکسامید را از این طریق ، با استفاده از یک روش مکانیکی کوانتومی کوانتومی ترکیبی / مولکولی در شبیه سازی ها بررسی کردند. سعید توضیح می دهد: "مطالعات تجربی و تئوریک قبلی فقط بینش غیرمستقیمی از مکانیسم عملکرد چنین سوئیچ در راه حل ارائه می داد. با کمک رویکرد نظری ما می توانیم دینامیک ناشی از نور را همزمان با در نظر گرفتن محیط مولکولی دنبال کنیم." امیرجلایر

حرکت از نوع پدالو سوئیچ ، که ناشی از نور است ، مانند پدال دوچرخه به عقب و جلو حرکت می کند. درک دقیق از مکانیسم عملکرد یک سوئیچ واکنش پذیر عکس اساس مهمی برای کاربرد این بلوک های ساختمان مولکولی در مواد کاربردی رمان "هوشمند" تشکیل می دهد.

علاوه بر دانشگاه مونستر ، دانشگاه های بولونیا (ایتالیا) و آمستردام (هلند) نیز در این تحقیق شرکت داشتند. سعید امیرجلایر با جمع بندی این همکاری می گوید: "علی رغم شرایط فعلی در پی بحران کورنا ، تبادل مرزی با همکاران اروپایی می تواند صورت بگیرد - عملا ، اما هنوز هم بسیار فشرده. ما با هم به نتایج جالب و ارزشمندی رسیدیم."