Los investigadores crean una película fotográfica de un interruptor molecular

Siguiendo el movimiento de una molécula sensible a la luz

22.06.2020 - Alemania

Los interruptores moleculares - son las contrapartes moleculares de los interruptores eléctricos y juegan un papel importante en muchos procesos de la naturaleza. Tales moléculas pueden interconvertirse reversiblemente entre dos o más estados y así controlar los procesos moleculares. En los organismos vivos, por ejemplo, desempeñan un papel en la contracción muscular, pero también nuestra percepción visual se basa en la dinámica de un interruptor molecular en el ojo. Los científicos están trabajando intensamente en el desarrollo de nuevos componentes moleculares que permitan la conmutación entre diferentes estados, de manera que los procesos moleculares puedan ser controlados específicamente.

Un equipo de investigación europeo dirigido por el nanotecnólogo Dr. Saeed Amirjalayer, de la Universidad de Münster, adquirió ahora un conocimiento más profundo de los procesos de un interruptor molecular: Utilizando simulaciones de dinámica molecular, los científicos produjeron una película fotográfica a nivel atómico y así siguieron el movimiento de un bloque de construcción molecular. El resultado fue un "movimiento de tipo pedal" controlado por la luz, que va hacia adelante y hacia atrás. Aunque ya se había predicho en este contexto en trabajos anteriores, no se ha podido probar directamente hasta ahora.

En el futuro, los resultados podrían ayudar a controlar las propiedades de los materiales con la ayuda de interruptores moleculares - por ejemplo, para liberar fármacos específicamente de las nanocápsulas. "Para la incorporación eficiente en materiales novedosos de respuesta, es crucial la dilucidación detallada del proceso de conmutación y, por lo tanto, la forma en que funcionan a nivel molecular y atómico", subraya el Dr. Saeed Amirjalayer, jefe de grupo del Instituto de Física de la Universidad de Münster y del Centro de Nanotecnología (CeNTech).

Antecedentes y métodos

Las simulaciones de dinámica molecular permiten, mediante el cálculo de las interacciones entre átomos y moléculas, describir su movimiento en el ordenador. En su estudio actual, los científicos investigaron un conmutador molecular basado en la azodicarboxamida de esta manera, utilizando en las simulaciones el llamado método mecánico cuántico/mecánico molecular combinado. "Los estudios experimentales y teóricos anteriores sólo proporcionaron una visión indirecta del mecanismo de funcionamiento de tal interruptor en solución. Con la ayuda de nuestro enfoque teórico, podíamos ahora seguir la dinámica inducida por la luz teniendo en cuenta el entorno molecular", explica Saeed Amirjalayer.

El movimiento de tipo pedal del interruptor, disparado por la luz, se mueve hacia atrás y hacia delante - como el pedal de una bicicleta. La comprensión detallada del mecanismo de funcionamiento de un interruptor foto-responsable constituye una base importante para la aplicación de estos bloques de construcción molecular en nuevos materiales funcionales "inteligentes".

Además de la Universidad de Münster, participaron en el estudio las Universidades de Bolonia (Italia) y Amsterdam (Países Bajos). "A pesar de las circunstancias actuales tras la crisis de Corona, el intercambio transfronterizo con colegas de Europa podría tener lugar - virtualmente, pero todavía muy intensamente. Juntos logramos resultados interesantes y valiosos", dice Saeed Amirjalayer resumiendo la cooperación.

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