Met het eenvoudige azobenzeen molecuul is het mogelijk de eigenschappen van allerlei materialen via licht te beïnvloeden, wat onder meer gebruikt wordt in de moleculaire nanotechnologie.
ENGINEERINGNET.NL - Azobenzeen wordt al veelvuldig toegepast op allerlei gebieden, van fotofarmacologie tot moleculaire nanotechnologie.
Toch was helemaal niet duidelijk hoe het molecuul precies verandert onder invloed van licht. Onderzoekers van de groep Molecular Photonics van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS) hebben dat werkingsmechanisme nu ontrafeld.
Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met de Università di Bologna, biedt een experimenteel ijkpunt voor theoretische berekeningen aan de lichtabsorptie van het azobenzeen molecuul. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in Nature Communications.
Een van de speerpunten in het hedendaags materiaalonderzoek is het veranderen van materiaaleigenschappen met behulp van externe stimuli zoals licht. Dat biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om medicijnen precies op de gewenste tijd en plaats te activeren.
Chemici werken ook aan materialen waarvan de katalytische activiteit of bepaalde optische eigenschappen naar believen zijn aan te zetten of uit te schakelen.
Dat schakelen kan bijvoorbeeld met behulp van temperatuur of elektriciteit, maar vooral licht is bij uitstek geschikt. Het is veilig, selectief (het kan één moleculaire component van het materiaal aansturen) en maakt het bovendien mogelijk snel en zeer lokaal te schakelen.
Azobenzeen is sinds jaar en dag één van de basiscomponenten voor zulke 'schakelbare' materialen. Dit is te danken aan de opmerkelijke eigenschap dat de ruimtelijke structuur onder invloed van licht kan veranderen.
Het azobenzeen molecuul bestaat uit twee gelijke delen die ten opzichte van elkaar verschillende posities kunnen innemen. Ze lijken daarbij te draaien rond een centrale (dubbele) binding (in blauw). Deze structuurverandering is met licht tot stand te brengen.
Wetenschappers uit de groep voor Molecular Photonics van het HIMS hebben nu doorgronden hoe de trilling van het molecuul een cruciale rol speelt bij de licht-geïnduceerde structuurverandering.
Schakelen met licht blijkt alleen maar mogelijk als het molecuul tegelijkertijd ook gaat trillen. Dit is het meest effectief als het molecuul trilt via torsie rond de dubbele binding.
De nieuwe inzichten in de werking van azobenzeen stelt onderzoekers in staat veel betere schakelaars te ontwikkelen en schakelaars die geoptimaliseerd zijn voor specifieke toepassingen.
Het onderzoek werd gefinancierd door NWO. Het jaar 2015 is door de Verenigde Naties uitgeroepen tot Internationaal Jaar van het Licht (IYL2015). << (Lydia Heida) (foto: UvA)
