Molecole “multi commutabili” più efficienti potrebbero incrementare la memorizzazione di dati
I fotocromi, o molecole che possono esistere in due forme, possono essere commutati da una forma all’altra mediante l’esposizione alla luce. Essi sono utilizzati per un’ampia gamma di scopi, dagli occhiali da sole che cambiano colore fino alla memorizzazione dei dati. Gli scienziati stanno adesso lavorando su come aumentare il potenziale dei fotocromi migliorando le loro possibilità di commutazione. Il progetto MARCHES (Modelling of Architectures Ruled by Coupled or Heightened Excited States), finanziato dall’UE, ha gettato le basi per “multi fotocromi” più efficienti. Si tratta di molecole che combinano diverse unità commutabili sopra lo stesso nucleo molecolare, potenzialmente incrementando la quantità di dati che una molecola potrebbe contenere da un bit di informazione fino a un byte o più. “Con l’attuale tecnologia, la maggior parte dei composti con due o più interruttori molecolari sono inefficienti, poiché solitamente solo uno dei loro interruttori funziona bene. Il nostro obiettivo principale era quello di progettare delle molecole multi commutabili migliorate usando degli strumenti di modellazione chimica, in particolare la Teoria del funzionale della densità dipendente dal tempo, una teoria quantistica. Queste molecole potrebbero spianare la strada verso dei dispositivi più complessi ed efficienti,” spiega Denis Jacquemin, coordinatore del progetto MARCHES. Durante il progetto, gli scienziati hanno sviluppato nuove tecniche di modellazione delle molecole che potrebbero quantificare le interazioni tra i differenti fotocromi all’interno di una molecola. Questo ha permesso loro di scoprire le leggi fisiche alla base delle attuali limitazioni delle molecole multi fotocromo. “La sfida che MARCHES ha deciso di affrontare era particolarmente ambiziosa dato che i processi di commutazione sono indotti dalla luce e richiedono quindi il calcolo di molti stati accoppiati elettronicamente eccitati. Tuttavia, siamo riusciti a stabilire una serie di nuovi modelli complementari per diversi scenari e abbiamo ottenuto dei risultati che si accordavano con gli esperimenti,” ha detto Jacquemin. Questi modelli possono adesso essere usati per progettare fotocromi più efficienti che potrebbero essere in seguito usati in dispositivi di memorizzazione dei dati più efficienti o in altri settori tecnologici come oggetti fotocromatici che cambiano colore e che mostrano più di due colori, nuovi giocattoli e abbigliamento. MARCHES ha inoltre portato ad altri risultati, inclusi tre nuovi brevetti nei cicli alternativi per le porfirine per applicazioni ottiche come le celle solari, materiali in grado di generare luce bianca per nuovi dispositivi di illuminazione, e carta fotoreattiva con marchi nascosti che potrebbe trovare applicazioni nell’imballaggio. Con il progetto ora concluso, i ricercatori sono adesso passati a studiare coloranti fluorescenti che potrebbero essere usati per applicazioni mediche, oltre alla previsione semi quantitativa delle rese della reazione con stati eccitati. Questo consentirà delle previsioni teoriche più accurate che potrebbero far progredire gli esperimenti nella creazione di migliori molecole fluorescenti. “I ricercatori hanno compiuto dei progressi esaltanti nei composti modello, e riteniamo che delle applicazioni in sistemi reali, come ad esempio migliori dispositivi di illuminazione, siano adesso certamente realizzabili,” ha concluso Jacquemin.
Parole chiave
MARCHES, molecole commutabili, marcature fluorescenti, illuminazione, occhiali da sole, imballaggio
