ஒளியியல் துவாரங்களைப் பயன்படுத்தி இருண்ட மூலக்கூறு ஐசோமர்கள் ஒளிர்தல்

வேதியியலில், மூலக்கூறுகள் உட்கூறு அணுக்கள் அல்லது அவற்றின் ஏற்பாடுகளை மாற்றுவதன் மூலம் கையாளப்படுகின்றன. இப்போது தி சிட்டி காலேஜ் ஆஃப் நியூயார்க் மற்றும் ஸ்பெயினைச் சேர்ந்த இயற்பியலாளர்கள் மற்றும் வேதியியலாளர்கள் குழு, ஒளியியல் குழியின் பயன்பாடு (ஒளி சிக்கியிருக்கும் இடத்தில்) எவ்வாறு புகைப்பட-ஐசோமரைசேஷனின் மூலக்கூறு பண்புகளை மாற்ற முடியும் என்பதை நிரூபிக்க முடியும். இது மாற்றியமைக்கும் ஒளி செயல்படுத்தப்பட்ட செயல்முறை ஆகும். “Selective isomer emission via funneling of exciton polaritons” என்ற தலைப்பில், ஆய்வானது அறிவியல் முன்னேற்றங்களில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

ஐசோமர்களின் ஒளி இயற்பியல் பண்புகள், ஆர்கானிக் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் பல உயிர்வேதியியல் நிகழ்வுகளில் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருந்தாலும், இது ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கு சாதகமாக அல்லது விரும்பப்படாமல் இருப்பதில் தீர்க்கமான பாத்திரத்தை வகிக்கும் ஐசோமர் ஒளிர்வின் சரியான தேர்வு மற்றும் தூய்மை ஆகும். இருப்பினும், ஒரு கரிம மூலக்கூறு திடப்பொருளில் உள்ள ஒத்திசைவற்ற கோளாறு ஒரு ஐசோமரின் ஒளி இயற்பியல் பண்புகளை மற்றொன்றின் மீது முழுமையாக அடக்கி, மெல்லிய பட நிலையில் அணுகுவதை சவாலாக ஆக்குகிறது.

இந்தச் சிக்கலைத் தீர்க்க, சிட்டி காலேஜ்-தன்னாட்சிப் பல்கலைக்கழகம் மாட்ரிட் ஆராய்ச்சிக் குழு, CCNY ஆராய்ச்சியாளர்கள் இயற்பியலாளர் வினோத் எம். மேனன் மற்றும் வேதியியலாளர் ஜார்ஜ் ஜான் மற்றும் ஸ்பானிய விஞ்ஞானிகள் பிரான்சிஸ்கோ ஜே. கார்சியா-விடல் மற்றும் ஜோஹன்னஸ் ஃபீஸ்ட் ஆகியோரால் வழிநடத்தப்பட்டனர்.

வலுவான ஒளி-பொருள் இணைப்பு என்ற கருத்தைப் பயன்படுத்தி, சர்வதேச குழு கலப்பின ஒளி-பொருள் நிலைகளின் (போலரிட்டான்கள்) புனலை உருவாக்க முடிந்தது, இது வலுவாக வெளியிடும் விரும்பத்தகாத பிளானர் ஐசோமரில் இருந்து முற்றிலும் இருண்ட முறுக்கப்பட்ட ஐசோமருக்கு கிளர்வுறுதலின் ஓட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். இது ஆர்கானிக் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் பெரும் சாத்தியமான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

இரண்டு ஐசோமர்களை வெவ்வேறு அளவுகளில் வழங்கும் டிரான்ஸ்-ஸ்டில்பீனின் வழித்தோன்றல்களுடன் வலுவாக இணைப்பதன் மூலம் ஆப்டிகல் ஃபேப்ரி-பெரோட் குழியின் யோசனை நடைமுறைப்படுத்தப்படுகிறது. பொதுவான “பொலரிடோனிக்” பயன்முறையால் முதலில் பகிரப்படும் ஃபோட்டோஎக்சிட்டேஷன் பின்னர் ஐசோமர்களில் ஒன்றின் உற்சாகமான நிலைகளுக்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டு, ஐசோமெரிக் நிலைகளில் இருந்து தூய உமிழ்வை அங்கீகரிக்கிறது.

“மெல்லிய படங்களில் மூலக்கூறு ஐசோமர்களின் உமிழ்வு அலைநீளத்தை கணிசமாக மாற்றுவதற்கான நெகிழ்வுத்தன்மையை இந்த மூலோபாயம் வழங்குகிறது,” என்று CCNY இல் உள்ள மேனனின் ஆராய்ச்சி குழுவில் பிந்தைய முனைவர் பட்டம் பெற்றவரும், ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியருமான சீதாகந்தா சதாபதி கூறினார்.

“நேரடி துருவமுனை ஆற்றலானது கரிம ஒளிமின்னழுத்தங்கள், ஒளிமின்னணுவியல் மற்றும் ஒளி உயிரியல் எதிர்வினைகள் துறையில் சாத்தியமான முக்கியத்துவத்தின் விரும்பத்தக்க கிளர்வு நிலை உறுதிப்படுத்தல்களை அணுகுவதற்கு உறுதியளிக்கிறது. மேலும், மூலக்கூறுகள் மற்றும் ஸ்மார்ட் குழி அமைப்புகளின் நியாயமான தேர்வு மூலம், இந்த உத்தியை மற்ற கிளர்வு நிலை செயல்முறைகளுக்கு மொழிபெயர்க்கலாம். கிளர்வு நிலை தூண்டப்பட்ட புரோட்டான் பரிமாற்றம் (ESIPT- Excited State Induced Proton Transfer), எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் மற்றும் ஒளி-தூண்டப்பட்ட சேதம் இல்லாமல் ஃபோட்டோஆக்சிடேஷன் எதிர்வினைகள் போன்றவை இதில் அடங்கும்” என்று சதாபதி மேலும் கூறினார்.

References:

• Satapathy, S., Khatoniar, M., Parappuram, D. K., Liu, B., John, G., Feist, J., & Menon, V. M. (2021). Selective isomer emission via funneling of exciton polaritons. Science Advances, 7(44), eabj0997.
• Mandal, A., & Huo, P. (2019). Investigating new reactivities enabled by polariton photochemistry. The journal of physical chemistry letters, 10(18), 5519-5529.
• Fregoni, J., Granucci, G., Persico, M., & Corni, S. (2020). Strong coupling with light enhances the photoisomerization quantum yield of azobenzene. Chem, 6(1), 250-265.
• Zhang, Y., Nelson, T., & Tretiak, S. (2019). Non-adiabatic molecular dynamics of molecules in the presence of strong light-matter interactions. The Journal of chemical physics, 151(15), 154109.