Švedijos Linkopingo universiteto mokslininkai sukūrė molekulę, kuri sugeria saulės spindulių energiją ir kaupia ją cheminėse jungtyse. Galimas ilgalaikis molekulės panaudojimas yra efektyviai užfiksuoti saulės energiją ir ją laikyti vėlesniam vartojimui. Dabartiniai rezultatai buvo paskelbti Amerikos chemijos draugijos leidinyje, JACS.
Žemė iš saulės gauna daug kartų daugiau energijos, nei mes, žmonės, galime panaudoti. Šią energiją sugeria saulės energijos įrenginiai, tačiau vienas iš saulės energijos iššūkių yra ją efektyviai kaupti, kad energija būtų prieinama, kai saulė nešviečia. Tai paskatino Linkopingo universiteto mokslininkus ištirti saulės energijos surinkimo ir kaupimo galimybę naujoje molekulėje.
GG quot; Mūsų molekulė gali įgauti dvi skirtingas formas: pirminę formą, kuri gali absorbuoti saulės spindulių energiją, ir alternatyvią formą, kurioje pirminės formos struktūra buvo pakeista ir tapo daug turtingesnė energijai, tuo pačiu išlikdama stabili.
Tai leidžia efektyviai saugoti saulės spindulių energiją molekulėje", - sako Bo Durbeej, Linkopingo universiteto Fizikos, chemijos ir biologijos katedros kompiuterinės fizikos profesorius ir tyrimo vadovas.
Molekula priklauso grupei, vadinamai GG; molekulinės fotojungikliai". Jie visada yra dviejų skirtingų formų - izomerų, kurie skiriasi savo chemine struktūra. Šios dvi formos turi skirtingas savybes, o LiU mokslininkų sukurtos molekulės atveju šis skirtumas yra energijos kiekis. Visų fotojungiklių cheminėms struktūroms įtakos turi šviesos energija.
Tai reiškia, kad jį apšviečiant galima pakeisti fotojungiklio struktūrą, taigi ir savybes. Viena iš galimų fotojungiklių taikymo sričių yra molekulinė elektronika, kurioje abi molekulės formos turi skirtingą elektrinį laidumą. Kita sritis yra fotofarmakologija, kai viena molekulės forma yra farmakologiškai aktyvi ir gali prisijungti prie konkretaus organizmo tikslinio baltymo, o kita - neaktyvi.
Tyrimų metu įprasta, kad eksperimentai atliekami pirmiausia, o vėliau teorinis darbas patvirtina eksperimento rezultatus, tačiau šiuo atveju procedūra buvo pakeista. Bo Durbeejus ir jo grupiniai teorinės chemijos darbai atlieka cheminių reakcijų skaičiavimus ir modeliavimus.
Tai apima pažangias kompiuterines simuliacijas, kurios atliekamos superkompiuteriuose Nacionaliniame superkompiuterių centre, NSC, Linkopinge. Skaičiavimai parodė, kad mokslininkų sukurta molekulė patirs reikalingą cheminę reakciją ir kad ji vyks itin greitai, per 200 femtosekundžių. Tada jų kolegos iš Vengrijos gamtos mokslų tyrimų centro galėjo sukurti molekulę ir atlikti eksperimentus, kurie patvirtino teorinę prognozę.
Siekdami kaupti didelius saulės energijos kiekius molekulėje, mokslininkai bandė padaryti kuo didesnį energijos skirtumą tarp dviejų izomerų. Jų molekulės pirminė forma yra ypač stabili, savybė, kuri organinėje chemijoje žymima sakant, kad molekulė yra GG; aromatinis GG.
Pagrindinę molekulę sudaro trys žiedai, kurių kiekvienas yra aromatinis. Kai sugeria šviesą, aromatas prarandamas, todėl molekulė tampa daug energingesnė. LiU mokslininkai savo tyrime, paskelbtame Amerikos chemijos draugijos leidinyje, rodo, kad perėjimo tarp aromatinių ir nearomatinių molekulės būsenų koncepcija turi didelį potencialą molekulinių fotojungiklių srityje.
GG quot; Dauguma cheminių reakcijų prasideda būsenoje, kai molekulė turi didelę energiją, o vėliau pereina į mažos energijos. Čia mes darome priešingai - molekulė, turinti mažai energijos, tampa ta, kurios energija yra didelė. Tikimės, kad tai bus sunku, bet mes parodėme, kad tokia reakcija gali vykti greitai ir efektyviai,", - sako Bo Durbeej.
Tyrėjai dabar išnagrinės, kaip sukauptą energiją galima išlaisvinti iš energijos turinčios molekulės formos geriausiu būdu.
