Nieuw licht op werking moleculaire schakelaar
9 januari 2015
Azobenzeen staat bekend als schakelmolecuul, waardoor een materiaal op gewenste tijd en plek verandert. In het geval van azobenzeen gebeurt dit onder invloed van licht. Het mechanisme achter deze structuurverandering is nu ontrafeld door onderzoekers van de groep Molecular Photonics van het
Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS). Voor het eerst lukte het hen om het molecuul geisoleerd, zonder invloed van de omgeving, te onderzoeken. Het onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door NWO en is op 6 januari gepubliceerd in Nature Communications.
Het onderzoek was onderdeel van het promotieonderzoek van Eric Tan: 'Nu we gedetailleerd in kaart hebben gebracht wat er met het molecuul zelf gebeurt, begrijpen we ook veel beter hoe we de invloed van de omgeving kunnen benutten om het schakelende azobenzeen molecuul aan te sturen. Dit stelt
ons in staat op een rationele manier veel betere schakelaars te ontwikkelen en schakelaars die geoptimaliseerd zijn voor specifieke toepassingen.'
Azobenzeen
Mechanisme
De onderzoekers zijn er als eersten in geslaagd geisoleerde azobenzeen moleculen te onderzoeken. Ze konden bepalen welke krachten er op de atomen van azobenzeen werken als het molecuul licht absorbeert. Daardoor lukte het hen te doorgronden hoe de trilling van het molecuul een cruciale rol
speelt bij de licht-geinduceerde structuurverandering en langs welke weg die structuurverandering precies plaats vindt.
Hoogleraar Molecuulspectroscopie Wybren Jan Buma legt uit: "De absorptie van licht brengt moleculen in een zogenaamde elektronisch aangeslagen toestand. De wetten van de kwantummechanica bepalen daarbij welke toestanden precies mogelijk zijn. Voor symmetrische moleculen als azobenzeen brengt
dit met zich mee dat bepaalde overgangen in feite 'verboden' zijn. Opmerkelijk genoeg houdt dit in dat een azobenzeen molecuul door de absorptie van licht alleen niet in de draaibare toestand is te brengen. Schakelen met licht blijkt alleen maar mogelijk als het molecuul tegelijkertijd ook
gaat trillen". Door de trilling verliest het azobenzeen zijn symmetrie, stelt Buma, waardoor de overgang niet meer verboden is.
* Publicatie in Nature Communications
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
* Nieuwsbericht Universiteit van Amsterdam
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bron: NWO