Une équipe internationale dirigée par des chercheurs de QUT continue de contester une hypothèse de longue date en photochimie avec des applications potentielles dans des domaines allant de la médecine à la fabrication.
Publié dans le Journal de l'American Chemical Societyla recherche introduit une théorie expliquant que l'efficacité de la lumière dans le déclenchement des réactions chimiques n'est pas uniquement déterminée par la force de l'absorbe une molécule. L'article est intitulé «Les microenvironnements comme explication de l'inadéquation entre l'absorptivité photochimique et la réactivité».
L'équipe de recherche, dirigée par le chercheur principal du professeur Christopher Barner-Kowollik et les auteurs principaux, le Dr Joshua Carroll et Fred Pasly-Johnson, du groupe de matériaux Soft Matter, a identifié un nouveau mécanisme impliquant des microenvironnements moléculaires qui peuvent influencer considérablement la façon dont les molécules réagissent à la lumière.
« Étant donné que la lumière se compose d'un spectre de couleurs, il a été attendu depuis de nombreuses années que la couleur qui est le plus absorbée par une molécule sera la plus efficace pour déclencher des photoréactions », a déclaré le Dr Carroll.
« Nos expériences ont confirmé que le microenvironnement autour de chaque molécule d'absorption individuelle peut conduire à des propriétés très différentes. »
L'équipe QUT a constaté que ces effets peuvent conduire à des durées de vie plus longues à l'état excité, ce qui rend certaines molécules plus réactives sous une lumière à faible énergie et décalée en rouge.
Le comportement était lié à un phénomène connu dans la science de la fluorescence appelée « effet rouge du rouge » et son influence sur la réactivité photochimique a été confirmée par des techniques expérimentales avancées, notamment la spectroscopie de fluorescence et les tracés d'action photochimiques.
La spectroscopie de fluorescence est une technique utilisée pour étudier les propriétés fluorescentes des substances – c'est ainsi qu'ils absorbent la lumière à une longueur d'onde, puis émettent de la lumière à une longueur d'onde plus longue. Les parcelles d'action photochimiques montrent à quel point différentes longueurs d'onde de lumière sont efficaces pour entraîner une réaction photochimique spécifique.
L'équipe de recherche QUT comprenait également le Dr Maciej Klein et le professeur agrégé Ajay Pandey ainsi que le professeur Andreas Unterreiner et Theresa Stephan de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et le Dr Michael Walter de l'Université de Freiburg en Allemagne.
L'impact potentiel de l'effet observé et rationalisé permettra aux chercheurs de développer des technologies photochimiques plus sophistiquées dans des domaines tels que la thérapie photodynamique, l'impression 3D, la chimie organique, l'énergie solaire et bien d'autres.
« Les implications sont énormes », a déclaré le professeur Barner-Kowollik.
« En contrôlant les microenvironnements, grâce au choix du solvant ou à la conception moléculaire, nous pouvons régler comment la lumière affecte les molécules, permettant plus de précision dans l'administration photochimique des médicaments, l'ingénierie des polymères et la récolte de la lumière. »
