Fluktuasi kuantum sementara menyesuaikan perakitan mandiri polimer | Riset

Fluktuasi kuantum sementara menyesuaikan perakitan mandiri polimer |  Riset post thumbnail image

Game gede Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Menjebak polimer dalam ruang gelap kecil di antara dua cermin adalah semua yang diperlukan untuk mengubah cara merakit diri secara mendalam – membentuk serpihan alih-alih serat biasa. Kotak cermin kecil menyediakan apa yang disebut kopling kuat getaran antara molekul dan medan vakum, sup mekanik kuantum mendidih yang mengisi alam semesta dengan foton transien dan partikel lainnya.

Gambar yang menunjukkan VSC kooperatif

‘Saya pikir itu cukup di luar kotak, meskipun sebenarnya di dalam kotak,’ canda Hasan Arslan, yang bekerja di kimia tuan rumah-tamu supramolekul di Universitas Bucknell, AS, dan tidak terlibat dalam penelitian ini. Jika kopling kuat vibrasi (VSC) terbukti dapat digeneralisasikan, katanya, itu dapat memungkinkan para ilmuwan untuk memodifikasi sistem supramolekul tanpa menambahkan reagen atau membuat perubahan kimia apa pun.

Para peneliti di balik penelitian ini, yang dipimpin oleh Thomas Ebbesen dari University of Strasbourg, Prancis, adalah salah satu dari sedikit tim yang mencoba memanfaatkan cara baru yang menggiurkan untuk mengontrol kimia ini. Mereka sedang menyelidiki bagaimana VSC mempengaruhi konduktivitas listrik gel ketika mereka menemukan efeknya pada perakitan supramolekul. ‘Ketika Kripa [Joseph, Ebbesen’s colleague] sedang mengukur, itu tidak berjalan sama sekali seperti yang dia harapkan, konduktivitasnya turun alih-alih apa yang kami harapkan – itu akan naik,’ kenang Ebbesen.

Ilustrasi rongga Fabry-Perot mikrofluida yang berisi larutan molekul

Tetapi ketika Joseph mengambil polimer – sejenis poli(para-phenyleneethynylene) – dari sel mikofluida cermin yang digunakan tim untuk menyetel medan vakum ke senyawanya, alih-alih jaringan berserat biasa, material telah menciptakan serpihan amorf. Ternyata di bawah VSC, tingkat perakitan sendiri polimer meningkat sebesar 20%.

Apa yang mengaktifkan penggabungan antara materi dan foton transien yang ada bahkan dalam kegelapan rongga mikofluida adalah jarak yang tepat antara cermin – sekitar 10μm dalam kasus ini. Tidak seperti orbital atom individu yang datang bersama untuk membentuk molekul, materi dan cahaya bersatu untuk menciptakan partikel hibrida yang disebut polariton. Dan seperti sebuah molekul yang berbeda dengan atom komponennya, entitas VSC yang baru berperilaku sangat berbeda dengan induknya.

‘Studi ini menunjukkan bahwa VSC telah berkembang dari kimia organik pengantar ke kimia supramolekul lanjutan,’ kata Kenji Hirai dari Universitas Hokkaido di Jepang, salah satu peneliti utama dari studi pracetak yang menjelaskan efek VSC pada organisasi kerangka logam-organik. ‘Interaksi antarmolekul, yang mendominasi perakitan supramolekul, jauh lebih lemah daripada ikatan kovalen,’ yang ditargetkan Ebbesen dan tim lain dalam penelitian sebelumnya.

Meskipun ahli kimia supramolekul sudah dapat memodulasi perakitan sendiri – menggunakan cahaya, panas, suara, dan banyak rangsangan lainnya – Arslan mengatakan daya tarik VSC adalah bahwa ia tidak memerlukan perubahan pada struktur senyawa. ‘Banyak rangsangan lain memerlukan sistem yang sangat spesifik yang akan merespons rangsangan tersebut – dengan cahaya Anda memerlukan molekul yang benar-benar dapat menyerap cahaya itu… Itu memerlukan beberapa desain serius dari pihak ahli kimia.’ Meningkatkan VSC dari pengaturan kecil saat ini kurang dari 1ml, bagaimanapun, mungkin sulit, ia menunjukkan.

Studi ini juga memunculkan banyak pertanyaan, kata Arlsan. Sebelum dapat menggunakannya, ahli kimia membutuhkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana VSC melakukan apa yang dilakukannya. Ebbesen setuju, meski pada tahap ini, dia hanya bisa memberikan ‘argumen melambaikan tangan’. ‘Kami tahu bahwa sesuatu yang disebut [London] gaya dispersi sangat terlibat,’ Ebbesen menjelaskan. ‘Ketika kami sangat kopling, kami mencampur di bidang vakum sangat kuat ke dalam [molecules’] mode getaran. Ini mungkin menjadi alasan mengapa gaya van der Waals berubah, yang mengubah interaksi antarmolekul dan, sebagai akibatnya, perakitan menjadi terganggu.’

Namun demikian, Ebbesen yakin bahwa VSC pada akhirnya akan menjadi ‘tombol’ yang dapat didorong oleh ahli kimia untuk menyesuaikan bagaimana molekul berperilaku. ‘Itulah yang menarik minat industri juga – mereka telah mencoba semua tombol lainnya, dan tiba-tiba kami datang dengan tombol baru yang tidak diketahui siapa pun yang dapat mengubah sifat kimia dasar.’

Related Post