FCTUC / Kortesia
Para ilmuwan menggunakan gelombang mikro untuk menemukan bagaimana air mengganggu fungsi saklar molekuler.
Sebuah tim peneliti dari Departemen Fisika (DF) Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Coimbra (FCTUC) menggunakan gelombang mikro untuk mengetahui bagaimana air mengganggu fungsi saklar molekuler pada tingkat mikroskopis.
Sakelar molekuler adalah molekul dengan fungsi yang dapat “dikonfigurasi khusus” saat disintesis di laboratorium.
Peneliti Sérgio Domingos menambahkan penyataan bahwa molekul-molekul ini dapat diprogram untuk berfungsi sebagai a “saklar nano” yang mengubah struktur tiga dimensinya ketika menerima gelombang cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang, akibatnya, dapat “menghidupkan” dan “mematikan” ketersediaannya untuk berinteraksi dengan sistem lain.
Molekul yang mampu melakukan fungsi-fungsi ini secara dapat direproduksi merupakan landasan dasar dalam konseptualisasi mesin molekul sintetik untuk berbagai aplikasi di bidang biologi, kedokteran dan nanoteknologi molekuler.
“Tim mempelajari hubungan antara struktur tiga dimensi dan keseimbangan energi dari dua saklar molekuler dengan sasis yang sama, tetapi dengan unit bergerak yang berbeda”, jelas Sérgio, peneliti di Pusat Fisika Universitas Coimbra (CFisUC).
“Dalam kelompok penelitian kami, kami menggunakan teknik spektroskopi resolusi tinggi, yang memungkinkan kami mengamati struktur tiga dimensi molekul-molekul ini dalam fase gasnya. Untuk melakukan ini, kami menggunakan spektrometer gelombang mikro untuk menyinari dan, selanjutnya, mengumpulkan emisi dari molekul untuk menangkap spektrum rotasinya”, tambah para peneliti.
Spektrum rotasi ini pada dasarnya adalah a “kode batang kuantum”menunjukkan tim peneliti.
“Sama seperti kode batang yang mengidentifikasi setiap produk di supermarket, spektrum rotasi ini adalah a pola garis unik untuk setiap molekul. Hal ini memungkinkan kita untuk membedakan tidak hanya spesies molekul yang berbeda (rumus kimia yang berbeda), tetapi juga struktur berbeda yang dapat diadopsi oleh spesies kimia yang sama, seperti halnya dengan saklar molekuler yang memiliki dua kemungkinan struktur: terbuka atau tertutup”, mereka menjelaskan.
Langkah pertama adalah memahami bagaimana saklar molekuler ini berperilaku sendiri dan tanpa gangguan dari molekul tetangga lainnya.
Kemudian, amati bagaimana sistem ini berperilaku dalam larutan, tambahkan satu molekul air pada satu waktu ke saklar molekul.
Yang pertama belajar menunjukkan itu, ketika menambahkan air ke sistem, keseimbangan antara bentuk terbuka/tertutup terganggumembalikkan preferensi posisi sakelar.
“Pengamatan ini sangat relevan, karena memberikan informasi kepada kita bagaimana sifat sistem ini dapat berubah secara signifikan ketika dikelilingi oleh beberapa molekul air saja”, kata penulis Nuno Campos.
Yang kedua belajar menganalisis saklar molekuler lain, yang diperkirakan lebih sederhana, tetapi ternyata a tantangan bagi banyak model kimia komputasi teoritis tingkat tinggi.
Kajian ini berpuncak pada sebuah catatan kepada komunitas ilmiah untuk pentingnya tidak mempercayai prediksi teoretis secara membabi butamenyoroti peran mendasar pengukuran eksperimental untuk memvalidasi informasi struktural dan dinamis dari sistem molekuler yang kompleks.
