طراحی مولکول‌هایی هوشمند با قابلیت شبیه به فتوسنتز طبیعی

محققان دانشگاه کمپلوتنسه مادرید، دانشگاه مالاگا، دانشگاه خودمختار مادرید، دانشگاه ملی سنگاپور و دانشگاه کیوتو، مدلی مولکولی از گرافن دولایه ارائه کرده‌اند که به واسطه توانایی کنترل چرخش میان دو لایه، امکان تنظیم رسانایی و دستیابی به خواص نیمه‌هادی شگفت‌انگیز را فراهم می‌کند.

به گزارش nature طبق توضیحات تیم تحقیق، «با طراحی نانوگرافن‌های مولکولی به صورت کووالانسی به هم پیوسته، می‌توانیم جستجوی زاویه جادویی میان صفحات شبیه گرافن را شبیه‌سازی کنیم؛ زاویه‌ای که در آن نیمه‌هادی بودن ماده حاصل می‌شود و این ویژگی برای ساخت ترانزیستور‌ها که واحد‌های اصلی کامپیوتر‌ها هستند، حیاتی است.»

برخلاف بسیاری از پژوهش‌های پیشین که بیشتر بر پیوند‌های کووالانسی در مولکول‌های آلی تمرکز داشتند، این مدل جدید امکان تشکیل پیوند یونی میان مولکول‌های آلی را نیز فراهم می‌کند؛ جایی که یک اتم در جداسازی بار بر اتم دیگر برتری دارد.

خوان کاسادو کوردون، استاد شیمی فیزیک دانشگاه مالاگا، می‌گوید: «یافتن حالتی پایدار و ناپایدار از ماده با انتقال الکترون، نمونه‌ای بی‌نظیر در میان مولکول‌های کربنی است.»

وی همچنین این مولکول را نمونه‌ای منحصر‌به‌فرد از یک مولکول کوانتومی-مکانیکی با پیوند الکترواستاتیکی معرفی می‌کند که می‌تواند به دلخواه «پیش‌کوانتومی» یا «کلاسیک» به دلیل ماهیت کولومبیک آن، نامیده شود.

این پژوهش، پایه‌های ساخت مولکول‌های مصنوعی را که قادرند به کارایی بالای فرآیند‌های فتوسنتز طبیعی، تبدیل انرژی نور به انرژی الکترواستاتیک و سپس انرژی شیمیایی، دست یابند، بنا می‌نهد. نانوگرافن دولایه طراحی شده به واسطه انتقال الکترون، عملکرد مولکول‌های زیستی فعال در فتوسنتز را شبیه‌سازی می‌کند و این امر امکان توسعه کاربرد‌های فوتوولتائیک سفارشی و پیشرفته را فراهم خواهد ساخت.

انتهای پیام/