Punaiseen valoon reagoivat molekyylit ovat avain uuden sukupolven toiminnallisiin materiaaleihin

Valoon ja muihin ulkoisiin ärsykkeisiin reagoivat molekyylit mullistavat sekä materiaali- että lääkekehityksen. Näin uskoo Kim Kuntze, joka on tutkinut niin kutsuttuja valokytkimiä tuoreessa väitöskirjassaan.

Tulevaisuuden toiminnalliset materiaalit vuorovaikuttavat ympäristönsä kanssa monin tavoin. Sen mahdollistavat materiaaleihin sisällytettävät nanokokoiset komponentit, kuten kytkimet ja moottorit.

Valokytkimiksi kutsuttujen molekyylien avulla voidaan kehittää uuden sukupolven älykkäitä lääkeaineita ja materiaaleja, joiden toiminnallisuutta hallitaan valolla.

Kytkimet muuttavat muotoaan altistuessaan tietyn väriselle valolle. Kun niitä liitetään isompaan molekyylirakenteeseen, saadaan aikaan esimerkiksi valolla ohjattavia pehmytrobotteja. Lupaavien sovelluskohteiden kirjo kasvaa jatkuvasti.

Useimmat valokytkimet toimivat kuitenkin ultraviolettivalolla, joka on haitallista niin elävälle kuin synteettiselle aineelle. Jotta kytkinten koko potentiaali saadaan käyttöön, tarvitaan harmittomalla näkyvällä valolla toimivia yhdisteitä.

Tampereen yliopistossa väittelevä Kim Kuntze etsi tutkimuksessaan keinoja saada kytkimet toimimaan turvallisella punaisella valolla.

Kolme tepsivää tapaa

Kuntze löysi kolme lupaavaa tapaa aktivoida valokytkimiä punaisella valolla.

Tunnetun valokytkimen operointivärin siirtäminen ultravioletilta punaiselle onnistui molekyylirakennetta muokkaamalla. Toiseksi on mahdollista hyödyntää uusia, jo valmiiksi punaista valoa absorboivia rakenteita.

Kolmas mahdollisuus on käyttää epäsuoraa valokytkentää hyödyntämällä punavalolla aktivoitavia katalyytteja.

Tutkija osoitti kaikkien strategioiden toimivan sekä kytkinten että molekyylimoottorien suunnittelussa.

Yksi malli ei riitä

Kuntzen mukaan mukaan kaikilla kolmella keinolla on etujen lisäksi ongelmansa.

Yhdellä yksittäisellä mallilla ei päästä erilaisille sovelluksille asetettuihin tavoitteisiin, joten kuhunkin käyttöön on haettava paras ratkaisu, tutkija sanoo.

Kim Kuntze kirjoitti ylioppilaaksi Turun suomalaisen yhteiskoulun lukiosta keväällä 2013 ja valmistui kemian diplomi-insinööriksi Tampereen yliopistosta vuonna 2019.

Väitöstutkimuksensa hän teki Tampereen yliopiston professorin Arri Priimägin Smart Photonic Materials -tutkimusryhmässä ja kemian nobelistin Ben L. Feringan alaisuudessa Groningenin yliopistossa Alankomaissa.

Kim Kuntzen väitöskirja Strategies for Red-Light Photoswitching tarkastetaan Tampereen yliopistossa 1. syyskuuta 2023.

(Kuva Meri Öhman) Kim Kuntze on tutkimustyönsä ohessa myös kehittänyt orgaanisen kemian opetusta. Lisäksi hän edistää lintuihin liittyvää kansalaistiedettä.


 

Tilaa Kemiamedian uutiskirje!

Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.

Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.

Lue lisää ja tee tilaus täällä.


P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.

Kerro meille mielipiteesi!

 

Nimi(Pakollinen)
Hidden
Mitä mieltä olit artikkelista? Lähetä meille palautetta.
Kenttä on validointitarkoituksiin ja tulee jättää koskemattomaksi.

Lisää uutisia