Mavi Molekülün Gizemli Floresansı Sonunda Aydınlatıldı
Onlarca yıldır bilim insanlarının kafasını kurcalayan gerçekten şaşırtıcı bir molekül var. Adı azulen ve çarpıcı derecede güzel mavi rengiyle biliniyor. Ancak son derece tuhaf olan fiziksel davranışıdır. Floresans veya fosforesansın nasıl gerçekleştiğini açıklayan prensip olan Kasha’nın kuralına inatla meydan okuyor gibi görünüyor.
Bu neredeyse evrensel bir kuraldır. Temel hal olarak bilinen minimum enerji halinde bir molekülünüz olduğunu varsayın. Molekülü daha yüksek enerji durumlarına uyarabilirsiniz, ancak her biri arasındaki adımlar aynı değildir. İlk adım ikinciden, ikincisi üçüncüden daha büyük olacaktır ve bu böyle devam edecektir.
Bu, temel durumdan ilk uyarılmış duruma geçmek için daha fazla enerjiye ihtiyacınız olduğu, ancak ilk durumdan ikinciye geçmek için sadece biraz daha fazla enerjiye ihtiyacınız olduğu anlamına gelir. Süreç tersine işlediğinde, molekül bir durumdan diğer en düşük duruma düşerken enerji yayılır, genellikle ışık olarak.
Floresanda aslında tam tersi bir etkiyle ilgileniriz. Işık emilir, moleküller uyarılır ve sonra uyarılmış bir durumdan temel duruma geçerken ışığı başka bir biçimde serbest bırakırlar. Kasha’nın kuralı, gördüğümüz emisyonun her zaman ilk uyarılmış hal ile temel hal arasındaki geçişten kaynaklandığını söyler. Bunun nedeni, enerji boşluklarının en genişi olması, dolayısıyla bir molekülün en uzun süre uyarılmış kalacağı ve enerjiyi ışık olarak serbest bırakacağı yer olmasıdır.
Azulen, bu kuralın evrensel olması gerektiği gerçeğini gerçekten umursamıyor gibi görünüyor. Floresansı çoğunlukla en çok uyarılmış ikinci seviyesinden temel duruma kadar gözlenir, ilkinden değil. Araştırmacılar sonunda bunun nedenini bulduklarına inanıyorlar.
Azulen, naftalinin bir izomeridir ve naftalinin geleneksel ana bileşenidir. Aynı kimyasal bileşenlere, 10 karbon atomu ve sekiz hidrojen atomuna sahiptir, ancak farklı bir şekilde düzenlenmiştir. Yine de naftalin gibi aromatik bir bileşiktir. Bu, halka şeklinde bir yapıya sahip olduğu ve oldukça kararlı olduğu anlamına gelir.
Ancak molekülün ilk uyarılmış halinde aslında antiaromatik olduğu, yani artık kararlı olmadığı ortaya çıktı. Aslında, bu uyarılmış durum saniyenin sadece trilyonda biri kadar bir süre varlığını sürdürüyor. Bunun yerine ikinci uyarılmış durum bir nanosaniye, yani 1.000 kat daha uzun sürüyor – bir foton yaymak için yeterli.
Azulenin bu tuhaf özelliğinin aktarılabilir olduğu ortaya çıktı. Bu, ışık enerjisini mümkün olduğunca verimli bir şekilde yönetmek için ışık içeren ilginç uygulamalara, belki de fotosellere yol açabilir.
“Kolayca hayal edebileceğiniz, hatırlayabileceğiniz ve sonra kullanabileceğiniz kadar basit teorileri seviyorum. Biz de tam olarak bunu başardık. Moleküllerin neden belirli bir şekilde davrandıkları sorusunu yanıtladık ve bunu çok basit bir kavram kullanarak yaptık,” diyor Çek Bilimler Akademisi Organik Kimya ve Biyokimya Enstitüsü’nden kıdemli yazar Tomáš Slanina.
Doğada, azulen bazı mantarların pigmentinde, bazı deniz omurgasızlarında ve hatta bazı bitki yağlarında bulunur. Papatya yağından elde edilen bir türev bileşik tıpta kullanılmaktadır.
Çalışma Journal of the American Chemical Society’de yayımlandı.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Derin Deniz Mercanlarının Karanlıkta Neden Parladığı Keşfedildi