Die Choreographie des Tanzes Moleküle

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Elizabeth Harbron beschreibt ein bisschen Choreographie.

"Es gibt zwei Gruppen und sie beginnen wie das, OK?", sagt sie, Arm aus Bent am Ellenbogen, Unterarm vertikalen rechts. Ihr linker Arm wird auch verlängert, Unterarm baumeln. Beide Handgelenke sind gebogen und ihre Finger sind leicht gewellt.

"Und in das Licht, sie tun dies," nickt sie knusprig zeichnen den rechten Arm über ihren Körper und wickeln sich oben leicht. "Dann... dann gehen sie zurück."

Harbron, ein Photochemist an das College of William and Mary, spricht über den Tanz der Moleküle, nicht Menschen. Sie ist wie eine Gruppe von Polymeren Änderung Form Aktivierung durch Licht, demonstrieren mit ihre Arme um die Wirkung von Azobenzol Seitenketten aufrollen und Abrollen rund um einen zentralen molekularen Rückgrat zu demonstrieren. Die chemisch gebildete werden erkennen, dass sie den Prozess der Cis-Trans-Isomerie tätig ist.

Ihr Labor untersucht die Eigenschaften von konjugierten Polymeren, langkettige Moleküle, die gemacht werden können, Leuchten, Farben, sogar ändern, wenn sie von Cis, Trans zu konvertieren. Die fluoreszierenden Eigenschaften von konjugierten Polymeren können aktiviert werden, durch Licht oder durch elektrische Ladung, wodurch sie gute Kandidaten für eine neue Klasse von kommerziellen Produkt Displays basierend auf lichtemittierende Diode (PLED)-Polymer-Technologie.

Konjugierte Polymere verleihen zeigt eine Reihe von Vorteilen. Ihre fluoreszierenden Eigenschaften sorgen für schöne helle und kontrastreiche Anzeige. Dies bedeutet, dass zukünftige Handys ausgestattet mit Displays PLED Hintergrundbeleuchtung nicht erfordert. PLED-Technologie ist besonders attraktiv für Computer-Monitore. Denken Sie an Ihren Laptop-Bildschirm bietet 180-Grad-Sicht, sogar im Sonnenlicht.

"Da es sich um ein Polymer handelt, ist es Kunststoff, richtig? Theoretisch könnten Sie diese flexibel machen. So Sie irgendeine Art von flexiblen Computermonitor vorstellen konnte,"sagte sie. "Die Technologie ist einfach nicht da noch, aber das ist, wohin es geht."

Einige europäische Konsumgüter, Handys – sogar einen elektrischen Rasierapparat — konjugierte Polymere zeigt, nutzen bereits Harbron sagte. Aber grundlegende Wissenschaft kommt immer vor Handys und Laptops und andere Konsumgüter.

"Wir gehen nicht auf Handys hier in meinem Labor machen", sagte sie. "Meine Fraktion werden nie Widget Produzenten, aber werden wir lernen mehr und mehr Dinge darüber, was diese Polymere vorgenommen werden können, zu tun. Was wir tun, können eines Tages die Widget-Macher helfen."

Harbron die Arbeit basiert auf kommen mit neuen konjugierte Polymere, die Gruppen, die mit ihnen verbunden, die auf Licht-Signale zu reagieren. "Konjugierte Polymere fluoreszieren, wenn Sie Strom durch sie, aber wir uns auf das Licht konzentriert haben, weil es sehr einfach ist und eine einfache Sache zu tun," sagte sie. Die Gruppen von Polymeren untersucht fluoreszieren anders – heller oder eine andere Farbe – je nachdem, wie sie geprägt sind. Ihre Arbeit Azobenzenes, choreografiert hat beispielsweise ergeben, dass sie unterschiedlich auf UV-Licht reagieren, als sie um blaues Licht zu tun.

"Wenn du sie auf Spule gemacht, sie leuchten würde eine andere Farbe als wenn sie alle verteilt sind," erklärte sie. "So ich dachte wäre es cool, wenn wir tun, mit einem Lichtsignal zu zwingen könnte? Sag "Es jetzt tun" und "jetzt rückwärts gehen"."

Sie charakterisiert ihre Laborarbeit mit Azobenzenes als "herauszufinden, was wir tun könnten." Sie entdeckt, zum Beispiel Techniken für das Ändern der Farbe einer konjugierten Polymer-Lösung, die flüssigen Wechsel von gelb-Orange zu grün und wieder zurück. Sie hat auch einen Ansatz zur Fluoreszenz Modulation entwickelt – ein Weg, um das Polymer heller leuchten und Dimmer.

"Sobald man auf den Azobenzenes sprechen und herausfinden, wie man sie heller und dunkler, Sie Fragen," "OK". Jetzt können wir gehen völlig, völlig aus, nur mit einem Lichtsignal?'"fragte sie. "Und das ist einer der Orte, die wir unterwegs sind."

Grundlegende Untersuchung der Eigenschaften von jeder konjugierten Polymeren in Lösung, wie es ist einfacher, Beobachtung und Erfassung von Charakterisierungen, aber Arbeit an zukunftsträchtigen Moleküle muss schnell an den Film Staat voraus beginnen.

"Denn wo es langgeht, des Films," sagte Harbron. Konjugierten Polymer Handelsanwendungen bestünde aus einem geschichteten Bildschirm mit den Polymeren ausgesetzt in einem dünnen Flüssigkeitsfilm eingeklemmt zwischen den leitenden Schichten, mit Strom versorgen und Isolierschichten, Sauerstoff aus der Polymeren zu halten. "Jedes Mal, wenn jemand eines meiner Papiere sie sagen Bewertungen:" gut, das ist alles wirklich toll und alles, aber wie funktioniert es in dem Film? ""

Harbron der Gruppe veröffentlichte vor kurzem seine erste "Film" Papier beschreibt, wie einige der Aktionen von Azobenzenes in Lösung demonstriert in fast der gleichen Weise in einem Film passieren etwa 100 Mikrometer dick.

"Wir nicht, ob gäbe es genug Platz in dem Film für die Moleküle Spule und wickeln", sagte sie, "aber es stellt sich heraus, dass es gibt."

Ein Karriere-Stipendium der National Science Foundation ermöglicht Harbron und ihr Unternehmen der studierte Chemiker, um die nächste Ebene, einschließlich der Verfolgung von Gruppen über Azobenzenes zu gelangen. "Wir wollen die Auswirkungen nehmen, die wir haben und versuchen, sie durch Austauschen der Azobenzenes mit anderen Arten von photoaktiven Moleküle stärker machen," sagte sie. "Das, was, dem wir jetzt suchen, wird Spiropyran genannt."

Für eine Photochemist ist der Unterschied zwischen Azobenzol und Spiropyran der Unterschied zwischen vier Gliedmaßen und zehn-limbed Tänzer choreografiert. Spiropyran ist ein komplexer Molekül als Azobenzol, Harbron erklärt, und bietet daher mehr Eigenschaften, die gemacht werden könnten, um in Reaktion auf Licht oder elektrische Reize zu ändern.

"Das kann uns helfen die gesamte Intensität-Intensität-ein-/Wirkung zu erreichen, die wir gesucht haben," sagte sie. "Es kann auch helfen uns einige Züchter und dramatischer Farbwechsel-Anwendungen tun."

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Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt durch die nationalen
Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für grundlegende Finanzierung angeklagt
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