محققان دانشگاه رادبود، با موفقیت مولکول های مصنوعی ایجاد کردند که ویژگی‌های مولکول‌های آلی را تقلید می‌کنند.
به گزارش تکناک، این تیم بین رشته‌ای به رهبری الکس خاجتوریانس و دانیل وگنر، اکنون می‌تواند عملکرد مولکول‌های واقعی را از طریق این مولکول های مصنوعی شبیه‌سازی کند. این رویکرد نوآورانه به آنها اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های مولکول‌ها را به روش‌هایی تغییر دهند که معمولاً چالش‌برانگیز یا غیرواقعی هستند و درک آنها از تبدیل‌های مولکولی را افزایش می‌دهند.
امیل سیردا، مسئول انجام آزمایش‌ها در دانشگاه رادبود، گفت: چند سال پیش ما یک ایده برای ساختن یک شبیه‌ساز کوانتومی داشتیم و می خواستیم مولکول های مصنوعی بسازیم که شبیه مولکول های واقعی باشد. بنابراین ما سیستمی را توسعه دادیم که در آن می‌توانیم الکترون‌ها را به دام بیندازیم. الکترون ها مانند ابر یک مولکول را احاطه کرده اند و ما از آن الکترون های به دام افتاده برای ساخت یک مولکول مصنوعی استفاده کردیم.
نتایجی که تیم تحقیقاتی به آنها رسید شگفت انگیز بود.سیردا میگوید: شباهت بین مولکول های مصنوعی که ما ساختیم و مولکول های واقعی عجیب بود.
تغییر مولکول ها
الکس خاجتوریانس ، رئیس بخش میکروسکوپ کاوشگر روبشی (SPM) در موسسه مولکول‌ها و مواد دانشگاه رادبود، گفت: ساخت مولکول‌ها بسیار دشوار است. آنچه اغلب سخت تر است، درک چگونگی واکنش مولکول های خاص است، به عنوان مثال، چگونه آنها در هنگام پیچ خوردگی یا اصلاح شدن تغییر می کنند. نحوه تغییر و واکنش مولکول ها اساس شیمی است و منجر به واکنش های شیمیایی مانند تشکیل آب از هیدروژن و اکسیژن می شود.
تصمیم گرفتیم مولکول‌ها را شبیه‌سازی کنیم تا بتوانیم از ابزار نهایی برای خم کردن و اصلاح آنها بهره ببریم. این روش‌ها عملکردی را فراهم می‌کنند که تقریباً برای مولکول‌های واقعی غیرممکن است. از این طریق، می‌توانیم بیشتر درباره مولکول‌های واقعی بدانیم، بدون اینکه آنها را ساخته یا با چالش‌هایی که باعث تغییرات مداوم شکل آنها می‌شوند، مواجه شویم.
بنزن
با استفاده از شبیه سازی مولکول های مصنوعی، محققان یک نسخه مصنوعی از یکی از مولکول های آلی پایه در شیمی ایجاد کردند که بنزن است. بنزن جزء آغازین مقدار زیادی از مواد شیمیایی مانند استایرن است که در ساخت پلی استایرن استفاده می شود. خاجتوریانس گفت: با ساخت بنزن، یک مولکول آلی کتاب درسی را شبیه‌سازی کردیم و مولکولی ساختیم که از عناصر غیر آلی تشکیل شده است. علاوه بر این مولکول ها 10 برابر بزرگتر از همتایان واقعی خود هستند که کار با آنها را آسان تر می کند.
کاربردهای عملی
دانیل وگنر، استادیار بخش SPM بیان میکند که موارد استفاده از شبیه سازی مولکول های مصنوعی جدید بی پایان است و ما هنوز تنها در مرحله تصور ایده‌های ممکن ، قرار داریم. ما به اندازه‌ای ایده‌پردازی کرده‌ایم که تصمیم‌گیری برای شروع کار بسیار دشوار است.
دانشمندان با استفاده از شبیه ساز، می توانند مولکول ها و واکنش های آنها را بهتر درک کنند چراکه ایده ها در هر زمینه علمی قابل تصور خواهد بود.
وگنر میگوید مثلاً ساختن مواد جدید برای سخت‌افزار رایانه‌های آینده واقعاً سخت است. با ساختن یک نسخه شبیه‌سازی شده، می‌توانیم به دنبال ویژگی‌ها و عملکردهای جدید مولکول‌های خاص باشیم و ارزیابی کنیم که آیا ارزش ساخت ماده واقعی را دارد یا خیر؟
در آینده دور، همه چیز ممکن است امکان پذیر باشد. مانند درک گام به گام واکنش های شیمیایی مانند یک ویدیوی حرکت آهسته و یا ساخت دستگاه های الکترونیکی تک مولکولی مصنوعی مانند کوچک شدن اندازه یک ترانزیستور روی یک تراشه کامپیوتری. همچنین شبیه سازهای کوانتومی برای کاربرد به عنوان رایانه های کوانتومی پیشنهاد می شوند.
سیردا نتیجه گیری میکند: یک راه طولانی در پیش رو است، در حال حاضر، ما می توانیم با شروع به درک مولکول ها به روشی که قبلاً هرگز درک نکرده بودیم این مسیر را آغاز کنیم.
زیر نویس شکل
دانشمندان دانشگاه رادبود، به رهبری الکس خاجتوریانس و دانیل وگنر، یک شبیه‌ساز کوانتومی برای ایجاد مولکول‌های مصنوعی ساخته‌اند که رفتار مولکول‌های واقعی را تقلید میکند. این نوآوری به آنها اجازه می‌دهد خواص مولکولی را به روش‌هایی که معمولاً با مولکول‌های واقعی چالش برانگیز است، تغییر دهند. این شبیه‌سازی، درک عمیق‌تری از واکنش‌های مولکولی را امکان‌پذیر میکند و کاربردهای بالقوه‌ای از توسعه مواد جدید برای سخت‌افزار رایانه‌های آینده تا عملکرد بالقوه به عنوان رایانه‌های کوانتومی را در آینده دارد.
