Stuletnia zasada fotochemii obalona. To nie miało prawa się wydarzyć

Efekt czerwonej krawędzi zmienia reguły gry

Badacze z Queensland University of Technology pod kierunkiem profesora Christophera Barner-Kowollika opublikowali wyniki swoich prac w Journal of the American Chemical Society. Wykazali, że kluczową rolę odgrywa nie tyle siła absorpcji światła, co mikrośrodowisko otaczające każdą pojedynczą cząsteczkę. To właśnie ono decyduje o skuteczności reakcji. Jak zauważa Joshua Carroll, od lat oczekiwano, że kolor światła, który jest najsilniej absorbowany przez molekułę, będzie najbardziej skuteczny w wywołaniu fotoreakcji. Dokonane odkrycie dotyczy zjawiska zwanego efektem czerwonej krawędzi, znanego wcześniej głównie z badań nad fluorescencją. Mechanizm ten prowadzi do wydłużenia czasu życia wzbudzonych cząsteczek, co przekłada się na ich zwiększoną reaktywność przy świetle o niższej energii, przesuniętym w stronę czerwonego końca widma.

Czytaj też: Reakcje chemiczne wbrew prawom fizyki. Zagadka rozwiązana po 9 latach

Metodologia badań opierała się na dwóch zaawansowanych technikach pomiarowych. Spektroskopia fluorescencyjna pozwoliła obserwować, jak cząsteczki absorbują światło o jednej długości fali i emitują je przy dłuższej. Drugim kluczowym narzędziem były wykresy akcji fotochemicznej, które pokazują efektywność różnych długości fal w napędzaniu konkretnych reakcji. Projekt otrzymał wsparcie Australian Research Council i German Research Foundation.

Praktyczne konsekwencje mogą być dalekosiężne

Choć brzmi to jak czysto akademicka dyskusja, implikacje tego odkrycia sięgają znacznie dalej. Terapia fotodynamiczna stosowana w onkologii może zyskać na precyzji dzięki lepszemu zrozumieniu interakcji światła z cząsteczkami. Nic więc dziwnego, że główny autor badań w tej sprawie mówi o potencjalnie daleko idących konsekwencjach sukcesu, jakim może się pochwalić jego zespół. Jak wyjaśnia badacz, kontrolując mikrośrodowiska poprzez wybór rozpuszczalnika lub projekt molekularny, można dostroić sposób wpływu światła na molekuły.

Czytaj też: Odtworzyli pierwsze reakcje chemiczne po Wielkim Wybuchu. Czas zmienić podstawy nauki o kosmosie

Potencjalne zastosowania obejmują drukowanie 3D z precyzyjniejszą kontrolą polimeryzacji, optymalizację konwersji energii słonecznej, systemy precyzyjnego uwalniania leków czy tworzenie zaawansowanych materiałów o kontrolowanych właściwościach. Brzmi to co najmniej obiecująco, nawet, jeśli mówimy o planach wymagających wyjścia z laboratorium. Nowe rozumienie mechanizmów fotochemicznych otwiera interesujące możliwości, lecz nie oznacza natychmiastowej rewolucji we wszystkich wymienionych dziedzinach. Prawdziwym testem będzie, ile z tych obiecujących aplikacji uda się praktycznie wdrożyć w nadchodzących latach. Na razie mamy do czynienia z ciekawą zmianą paradygmatu, która – miejmy nadzieję – zaowocuje konkretnymi rozwiązaniami.