21:25 2023-01-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Recrearea nanoringurilor naturale de recoltare a luminii din bacteriile fotosintetice
_ Recrearea luminii naturale de recoltare nanoringuri în bacteriile fotosintetice
Aproape toată energia chimică disponibilă pentru formele de viață de pe Pământ poate fi urmărită până la soare. Acest lucru se datorează faptului că supramoleculele de recoltare a luminii (LH) (două sau mai multe molecule ținute împreună de forțe intermoleculare) permit plantelor și anumitor tipuri de bacterii (de obicei la baza lanțului trofic) să folosească lumina solară pentru a conduce fotosinteza. Pentru ca aceste supramolecule să fie eficiente, trebuie să aibă pigmenți multipli, cum ar fi clorofila, aranjați în structuri speciale care variază între specii.
De exemplu, bacteriile fotosintetice verzi au antene LH în care moleculele de clorofilă formează structuri spiralate. care, la rândul lor, se agregează în supramolecule tubulare mari. În schimb, bacteriile fotosintetice violete, cum ar fi Rhodobacter sphaeroides, prezintă diferite tipuri de antene LH în care pigmenții de clorofilă sunt aranjați în arhitecturi în formă de inel. În timp ce cercetătorii au reușit să recreeze agregatele tubulare de clorofilă în laborator printr-o abordare de auto-asamblare, omologii lor în formă de inel nu au fost reproduși artificial până acum.
Într-un studiu recent publicat în Chemical Communications, un echipa de oameni de știință din Japonia a reușit să abordeze această lacună în cunoștințe. Ei au descoperit că amestecarea unui derivat de clorofilă cu naftalendiamidă într-un solvent organic a condus la formarea de dimeri care s-au auto-asamblat spontan în structuri în formă de inel, fiecare cu câteva sute de nanometri în diametru. Echipa a inclus profesorul Hitoshi Tamiaki de la Universitatea Ritsumeikan și profesorul asistent Shogo Matsubara de la Institutul de Tehnologie Nagoya.
Surprinsă de descoperirea lor inițială, echipa a căutat să înțeleagă mai bine formarea nanostructurilor în formă de inel și proprietățile lor. . La o inspecție mai atentă folosind microscopia cu forță atomică, ei au observat că dimerii de clorofilă, molecule compuse din două unități de clorofilă legate prin naftalină, s-au autoasamblat inițial în nanofibre ondulate stabile. După încălzirea acestor nanofibre la 50°C, ele s-au dezasamblat în precursori de nanoring mai mici ale căror capete s-au unit în cele din urmă pentru a forma nanofibrele dorite.
Interesant, această transformare nanofibre-nanoring a fost dependentă de stimuli externi. S-a observat că temperatura joacă un rol major, precum și concentrația de dimeri. Prof. Tamiaki explică: „La concentrații scăzute, agregatele în formă de inel au fost obținute printr-o îmbinare preferențială de la capăt la capăt a unei singure supramolecule de fibre. naștere la nanostructuri de rețea.”
În general, concluziile acestui studiu dezvăluie o modalitate simplă de a sintetiza supramolecula LH care a eludat oamenii de știință mult timp. Încântat de rezultate, dr. Matsubara remarcă: „Auto-ansamblurile pe care le-am sintetizat permit absorbția eficientă a luminii solare împreună cu migrarea și transferul energiei de excitație. Mimarea aranjamentului pigmenților de clorofilă observați în natură este esențială nu numai pentru a înțelege fotosinteza naturală, ci și pentru a construi artificiale. Sisteme LH pentru dispozitive precum celulele solare.”
Mai mult, schimbarea structurală de la nanofibre la nanoring declanșată de stimuli externi ar putea ajuta la realizarea de noi materiale inteligente cu proprietăți reglabile. Echipa a spus că investigații suplimentare privind proprietățile optice ale nanoringurilor auto-asamblate sunt în curs de desfășurare.
Comentarii:
Adauga Comentariu