Деформация кристалла под действием света поможет собирать молекулярные машины

Avraham Cornfeld/Flickr

Разработанное сибирскими учеными устройство позволило получить информацию о происходящих внутри кристаллов элементарных процессах, а также рассчитать коэффициенты поглощения света отдельными молекулами. Это имеет большое значение для промышленности и создания молекулярных машин. Статья с описанием исследований ученых из НГУ и Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН опубликована в Chemical Science.

Способность кристаллов некоторых соединений под действием света упруго изгибаться, восстанавливая форму после прекращения засветки, прогрева или облучения светом иной длины волны, впервые обнаружили одновременно три группы российских ученых в 1980-е годы: в Новосибирске, Новокузнецке и Нижнем Новгороде (тогда – Горьком). На основе наблюдавшихся эффектов они предложили различные варианты фотометров и сенсоров.

В ходе своего исследования авторы измеряли изгиб кристалла при помощи разработанной и изготовленной ими самими экспериментальной установки. С ее помощью ученые следили, как кристалл реагирует на освещение при заданной температуре. Дополняя измерения данными об изменениях структуры, полученными при помощи дифракции синхротронного излучения, они смогли получить информацию о константах скоростей и энергиях активации элементарных процессов внутри кристаллов. Кроме того, ученым удалось даже рассчитать коэффициенты поглощения света отдельными молекулами в зависимости от их положения и ориентации в кристалле.

Схема экспериментальной установки

Boldyreva et al/Chemical Science

Чтобы измерить изгиб, ученые при помощи стеклянной трубки помещали кристалл в камеру с контролируемой температурой. Она поддерживалась при помощи потоков горячего и холодного азота. Кристалл облучали синим светом с длиной волны 465 нм, чтобы вызвать в нем термохимическую реакцию, и исследовали односторонний изгиб при помощи микроскопа. Также они изучили и двустороннюю деформацию. Для этого кристалл фиксировали на стеклянной пластинке, облучали тем же синим светом с двух сторон при температуре —20 0С, чтобы трансформация свершилась полностью. Потом его таким же образом помещали в камеру с контролируемой температурой и изучали под микроскопом.

Схема экспериментальной установки

Boldyreva et al/Chemical Science

Изучение свойств кристаллов важно, как для фундаментальной науки, так и для промышленности. На основе разработок в этой области создаются молекулярные машины (микроскопическое транспортное средство, состоящее из нескольких молекул и способное самостоятельно передвигаться), молекулярные двигатели, фотометры – оптические аналитические приборы для количественного определения химического состава различных образцов, а также механические приводы.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.