นักวิจัยจาก Linkoping University ประเทศสวีเดนได้พัฒนาโมเลกุลที่ดูดซับพลังงานจากแสงแดดและเก็บไว้ในพันธะเคมี การใช้โมเลกุลในระยะยาวที่เป็นไปได้คือการจับพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพและเก็บไว้เพื่อการบริโภคในภายหลัง ผลการวิจัยปัจจุบันได้รับการตีพิมพ์ใน Journal of the American Chemical Society, JACS
โลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากกว่าที่มนุษย์เราจะใช้ได้หลายเท่า พลังงานนี้ถูกดูดซับโดยสิ่งอำนวยความสะดวกพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ความท้าทายอย่างหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์คือการจัดเก็บอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้พลังงานนั้นมีอยู่เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ส่องแสง สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์จาก Linkoping University ตรวจสอบความเป็นไปได้ในการจับและจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในโมเลกุลใหม่
GG quot; โมเลกุลของเราสามารถอยู่ในสองรูปแบบที่แตกต่างกัน: รูปแบบแม่ที่สามารถดูดซับพลังงานจากแสงแดดและรูปแบบทางเลือกที่โครงสร้างของรูปแบบแม่มีการเปลี่ยนแปลงและกลายเป็นพลังงานมากขึ้นในขณะที่ยังคงมีเสถียรภาพ
สิ่งนี้ทำให้สามารถเก็บพลังงานในแสงแดดไว้ในโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ" Bo Durbeej ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์การคำนวณในภาควิชาฟิสิกส์เคมีและชีววิทยาของมหาวิทยาลัย Linkoping และผู้นำการศึกษากล่าว
โมเลกุลเป็นของกลุ่มที่เรียกว่า" โมเลกุล photoswitches" สิ่งเหล่านี้มีอยู่ในสองรูปแบบที่แตกต่างกันไอโซเมอร์ซึ่งแตกต่างกันในโครงสร้างทางเคมี ทั้งสองรูปแบบมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันและในกรณีของโมเลกุลที่พัฒนาโดยนักวิจัยของ LiU ความแตกต่างนี้อยู่ที่เนื้อหาของพลังงาน โครงสร้างทางเคมีของ photoswitch ทั้งหมดได้รับอิทธิพลจากพลังงานแสง
ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างและคุณสมบัติของ photoswitch สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการส่องสว่าง แอปพลิเคชั่นหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับ photoswitch คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับโมเลกุลซึ่งทั้งสองรูปแบบของโมเลกุลมีการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน อีกพื้นที่หนึ่งคือ photopharmacology ซึ่งโมเลกุลรูปแบบหนึ่งมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาและสามารถจับกับโปรตีนเป้าหมายเฉพาะในร่างกายได้ในขณะที่อีกรูปแบบหนึ่งไม่ได้ใช้งาน
เป็นเรื่องปกติในการวิจัย&# 39 ที่การทดลองเสร็จสิ้นก่อนและงานทางทฤษฎีจะยืนยันผลการทดลองในภายหลัง แต่ในกรณีนี้ขั้นตอนกลับตรงกันข้าม Bo Durbeej และกลุ่มของเขาทำงานเกี่ยวกับเคมีเชิงทฤษฎีและทำการคำนวณและจำลองปฏิกิริยาเคมี
สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการจำลองคอมพิวเตอร์ขั้นสูงซึ่งดำเนินการกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติ NSC ใน Linkoping การคำนวณแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลที่นักวิจัยได้พัฒนาขึ้นจะต้องผ่านปฏิกิริยาทางเคมีที่พวกเขาต้องการและจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใน 200 femtoseconds จากนั้นเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติในฮังการีก็สามารถสร้างโมเลกุลและทำการทดลองที่ยืนยันการทำนายทางทฤษฎีได้
เพื่อที่จะเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากไว้ในโมเลกุลนักวิจัยได้พยายามที่จะสร้างความแตกต่างของพลังงานระหว่างไอโซเมอร์ทั้งสองให้มากที่สุด รูปแบบแม่ของโมเลกุลของพวกมันมีความเสถียรสูงคุณสมบัติที่อยู่ภายในเคมีอินทรีย์แสดงโดยบอกว่าโมเลกุลคือ" อะโรมาติก"
โมเลกุลพื้นฐานประกอบด้วยวงแหวนสามวงซึ่งแต่ละวงมีกลิ่นหอม อย่างไรก็ตามเมื่อดูดซับแสงความหอมจะหายไปทำให้โมเลกุลมีพลังงานมากขึ้น นักวิจัยของ LiU แสดงให้เห็นในการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร American Chemical Society ว่าแนวคิดของการสลับระหว่างสถานะที่มีกลิ่นหอมและไม่มีอะโรมาติกของโมเลกุลมีศักยภาพที่สำคัญในด้านการถ่ายภาพโมเลกุล
GG quot; ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่เริ่มต้นในสภาพที่โมเลกุลมีพลังงานสูงและต่อมาจะส่งผ่านไปยังอันที่มีพลังงานต่ำ ที่นี่เราทำตรงกันข้าม - โมเลกุลที่มีพลังงานต่ำกลายเป็นหนึ่งเดียวที่มีพลังงานสูง เราคาดว่าสิ่งนี้จะยาก แต่เราได้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่ปฏิกิริยาดังกล่าวจะเกิดขึ้นทั้งอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ" Bo Durbeej กล่าว
ตอนนี้นักวิจัยจะตรวจสอบว่าพลังงานที่เก็บไว้สามารถปล่อยออกมาจากโมเลกุลที่มีพลังงานสูงได้อย่างไรด้วยวิธีที่ดีที่สุด
