Landareak eredu nanomateriala sortzeko

Naturan ditugu hainbat gako eta egun zientzialariak fenomeno naturalak erreproduzitzeko saiakerak lantzen ari dira. Izan ere, naturako fenomenoen ezaugarriak inplementatzea eraginkorra suerta dakieke zientziaren esparru anitzei. UPV/EHUko Molekulen Espektroskopia Taldeak, adibidez, landareen antena sistemetan oinarrituriko nanomaterial fluoreszente batzuk diseinatu ditu. Funtzio anitzeko material berri horiekin, landareen organismo fotosintetikoak imitatu nahi dira.

landareak eredu nanomaterialak sortzeko
Irudia: Landareen organismo fotosintesikoak imitatuz, nanomaterial fluoreszentea diseinatu dute ikertzaileek.

Landareen mikroorganismo fotosintetikoak proteina matrize batean bildutako milaka eta milaka klorofila molekulez osatuta daude. Matrize horrek orientazioa eta antolamendua ematen die molekulei, eta molekulen arteko distantzia ezartzen du. Sistema honek antena funtzioa du eta honi antenari esker, eguzki energia biltzen dute espektro tarte zabal batean, eta erreakzio gune espezifiko batera garraiatzen dute. Han, azkenik, energia hori energia kimiko bilakatzen da.

Gauza jakina da eguzki erradiazioa hainbat kolorez osatua dagoela (urdina, berdea, horia, gorria, etab.), ostadarraren kolore sorta zabalak erakusten duen bezalaxe. Antena sistema artifizialen helburua da ahalik eta argi tarte handiena biltzea, eta energia elektriko bihurtzea (zelula fotovoltaikoak aktibatuz), edo argi gorria isurtzea, oso erabilgarria baita aplikazio fotonikoetan. Hori dela eta antena sistema artifizialak sortzeko lana gauzatu du UPV/EHUko Molekulen Espektrometria Taldeak eta bide horretan, erradiazio kromatikoaren tarte zabala bil dezaketen koloratzaile eta nanomaterial fotoaktibo berriak sortu ditu, ondoren emisio gorri bihurtzeko.

Molekulen Espektrometria Taldeak garaturiko koloratzaile eta nanomaterial fotoaktiboetan, energia ematen duten molekulak eta hartzen dutenak aldi berean existitzen dira. Energia ematen dutenak molekula fluoreszente oso fotoegonkorrak dira; argia xurgatu eta espezie hartzaileei transferitzen diete, haiek gero argia eman dezaten. Estrategia horri esker, murriztu egiten dira koloratzaile gorrien mugak; izan ere, argi gutxi xurgatzen dute eta ez dira batere fotoegonkorrak. Hala, estrategia horrek abantaila handia ematen die aplikazio fotoniko eta biofotonikoei, sistemaren fotoegonkortasuna eta detekzioaren sentikortasuna hobetzen baitute.

Antena sistema horiek sortzeko, hiru alternatiba hautatu dituzte: alternatibetako bi koloratzaile fluoreszenteak euskarri inorganikoetan kapsulatzean datza, eta bestea, berriz, koloratzaileak egitura molekular bakar batean elkartzean. “Sistema naturalen matrize proteikoaren ordez euskarri sintetiko nanometrikoak jarri ditugu, koloratzaileak babesteko eta egitura antolatzeko, hartara energia modu eraginkorrean transmitituko baita. Bestalde, alderdi fotoaktiboari dagokionez (hori arduratzen da argiarekin esku hartzeaz), klorofila molekulen ordez molekula fluoreszenteak jarri ditugu, horietariko asko nahieran sintetizatuak” azaldu du Leire Gartzia ikertzaileak.

Lehenengo aukera, koloratzaile fluoreszenteak kapsulatzeko matrize solidoa aluminosilikato kristalinozkoa da (Zeolita L esaten zaio). Material horrek dimentsio bakarreko kanalak ditu, poro tamaina aproposekoak (7Å), eta molekulak ezin hobeto egokitzen zaizkio. “Horrek oso nanomaterial ordenatua sortzen du, zeinak argiaren isuria modulatzen baitu argi gorria edo zuria emanez, energia transferitzeko prozesuaren eraginkortasuna nola kontrolatzen dugun” gehitu du ikertzaileak. Ezaugarri aldakor hori dela eta, nanomaterialok argia isurtzeko diodo berriak sor ditzakete (LEDak), isuri zurikoak batik bat (WLEDak); oso baliagarriak dira argiztapen teknologietarako, adibidez, kristal likidozko monitoreetarako (LCD).

Koloratzaileak biltzeko hautatu den bestea matrizea nanopartikula polimerikoek osatzen dute; horiek gai dira koloratzaile kontzentrazio oso handiak hartzeko barnean, koloratzaileek bat egin gabe. “Koloratzaileak batuta, murriztu egiten dira fotodegradazio prozesuak, asko luzatzen da koloratzaileen bizitza baliagarria, eta errazago transferitzen da energia. Horri esker, antena sistema bat ez ezik, laser erradiazio gorri sintonizagarria, eraginkorra eta iraunkorra lortu dugu ur esekidura egonkorretan” adierazi du Leire Gartziak.

Azkenik, soil-soilik molekula organikoz osaturiko antena sistemak garatu dituzte. Antena horietan, espezie energia emailea eta hartzailea elkartuta daude molekulen arteko distantzia laburrak ezartzen dituen bakantzaile baten bitartez. Modu horretara, energia transferitzeko prozesuak ia-ia % 100ean dira eraginkorrak. Horrek nabarmen hobetu du espektro ikusgai osoan argia biltzeko gaitasuna, eta argi gorri distiratsua eta egonkorra sorrarazi du. Horrenbestez, guztiz gomendagarriak dira infragorritik gertuko eskualdean laser sintonizagarrien bitarteko aktibo gisa erabiltzeko. Uhin luzera horrek interes berezia du, ehunetan barneratzeko gaitasun handia duelako, nagusiki. Hori behar-beharrezkoa da terapia fotodinamikoan, erabilgarria baita oftalmologian, dermatologian eta minbiziaren tratamenduan, adibidez.

Erreferentzia bibliografikoa:
L. Gartzia-Rivero, J. Bañuelos e I. López-Arbeloa. Excitation energy transfer in artificial antennas: from photoactive materials to molecular assemblies. International Reviews in Physical Chemistry. Vol 34. No. 4, 515-556, 2015. DOI: 10.1080/0144235X.2015.1075279

Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Landareen antena sistemetan oinarritutako nanomaterial fluoreszenteak garatu dituzte.

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>