Interrupteurs moléculaires :ce sont les homologues moléculaires des interrupteurs électriques et jouent un rôle important dans de nombreux processus naturels. De telles molécules peuvent s'interconvertir de manière réversible entre deux ou plusieurs états et ainsi contrôler les processus moléculaires. Dans les organismes vivants, par exemple, ils jouent un rôle dans la contraction musculaire mais aussi notre perception visuelle est basée sur la dynamique d'un interrupteur moléculaire dans l'œil. Les scientifiques travaillent intensément pour développer de nouveaux composants moléculaires qui permettent de basculer entre différents états, afin que les processus moléculaires puissent être spécifiquement contrôlés.

Une équipe de recherche européenne dirigée par le nanotechnologue Dr. Saeed Amirjalayer de l'Université de Münster (Allemagne) a maintenant acquis une meilleure compréhension des processus d'un commutateur moléculaire :à l'aide de simulations de dynamique moléculaire, les scientifiques ont produit un film photographique au niveau atomique et ont ainsi suivi le mouvement d'un bloc de construction moléculaire. Le résultat était un "mouvement de type pédalo contrôlé par la lumière, ' aller de l'avant et de l'arrière. Bien qu'il ait déjà été prédit dans ce contexte dans des travaux antérieurs, cela n'a pas pu être prouvé directement jusqu'à présent.

À l'avenir, les résultats peuvent aider à contrôler les propriétés des matériaux à l'aide de commutateurs moléculaires, par exemple, afin de libérer des médicaments spécifiquement à partir de nano-capsules. "Pour une intégration efficace dans de nouveaux matériaux réactifs, l'élucidation détaillée du processus de commutation et donc de leur fonctionnement au niveau moléculaire et atomique est cruciale, " souligne le Dr Saeed Amirjalayer, chef de groupe à l'Institut de physique de l'Université de Münster et au Centre de nanotechnologie (CeNTech). L'étude a été publiée dans le Le Journal des lettres de chimie physique .

Les simulations de dynamique moléculaire permettent, en calculant les interactions entre atomes et molécules, pour décrire leur mouvement dans l'ordinateur. Dans leur étude actuelle, les scientifiques ont ainsi étudié un commutateur moléculaire à base d'azodicarboxamide, en utilisant une méthode dite combinée de mécanique quantique/mécanique moléculaire dans les simulations. "Les études expérimentales et théoriques précédentes n'ont fourni qu'un aperçu indirect du mécanisme de fonctionnement d'un tel commutateur en solution. À l'aide de notre approche théorique, nous pouvons maintenant suivre la dynamique induite par la lumière en tenant compte de l'environnement moléculaire, " explique Saeed Amirjalayer.

Le mouvement de type pédalo de l'interrupteur, déclenché par la lumière, se déplace d'avant en arrière, comme une pédale de vélo. Une compréhension détaillée du mécanisme de fonctionnement d'un commutateur photosensible constitue une base importante pour l'application de ces blocs de construction moléculaires dans de nouveaux matériaux fonctionnels « intelligents ».

En plus de l'Université de Münster, les universités de Bologne (Italie) et d'Amsterdam (Pays-Bas) ont participé à l'étude. "Malgré les circonstances actuelles à la suite de la crise de Corona, l'échange transfrontalier avec des collègues européens pourrait avoir lieu — virtuellement, mais toujours très intensivement. Ensemble, nous avons obtenu des résultats intéressants et précieux, ", explique Saeed Amirjalayer en résumant la coopération.