Проектът е насочен към създаването на ново поколение наномащабни молекулни двигатели, които използват уникален механизъм на превключване, задвижван от пренос на протони – тавтомерия. Докато съвременните молекулни двигатели разчитат основно на изомеризации или реакции, активирани от светлина, pH или редокс процеси, този проект предлага да се използва фотозадействана тавтомеризация – подход, който съчетава бърза, обратима и енергийно ефективна динамика, но до момента е недостатъчно изследван в контекста на еднопосочното молекулно движение. За да бъде постижима ориентираната ротация, ключов елемент в дизайна ще бъде въвеждането на хиралност, която позволява превключването да придобие пространствена насоченост и да функционира като реален двигател на молекулно ниво.
С оглед на високата сложност и интердисциплинарния характер на задачата, проектът обединява три водещи лаборатории от Б-я (BG), Румъния (RO) и Ш-я (CH), чиито компетентности се допълват оптимално. Българският екип ще разработи молекулните дизайни чрез високоточни изчислителни модели, насочени към предсказване и оптимизиране на тавтомерните превключватели. Румънската лаборатория ще извърши сложния асиметричен органичен синтез, необходим за въвеждането на хиралитет и за получаването на целевите структури. Швейцарският екип ще приложи съвременни методи за абсорбционна и хирална спектроскопия с висока времева резолюция, за да проследи динамиката на превключване и да докаже еднопосочното движение.
Очакваните резултати включват първия протонно задвижван молекулен двигател със стабилно, контролируемо и бързо действие, способен да функционира под светлинно управление. Това откритие може да доведе до значителен напредък в разработването на адаптивни наноматериали, интелигентни молекулни устройства и фоточувствителни системи. Паралелно, проектът ще укрепи международното сътрудничество, ще разшири научния потенциал на участващите институции и ще допринесе за тяхната по-широка видимост в европейската научна общност.
Дейности
Дейност
Договорена стойност
Отчетена стойност
Молекулни машини движени от пренос на протон: Превръщане на тавтомерните молекулни превключватели в наномащабни молекулни двигатели.: Изграждането на наномащабни функционални машини и устройства е мечта на учените от десетилетия. Ключов компонент в това търсене са молекулните двигатели: единични молекули, способни на дефинирани, еднопосочни движения в различни среди чрез последователни вътрешномолекулни пренареждания на връзки. Съществуващите в момента прототипи на молекулни двигатели работят чрез механизми на превключване, като изомеризация на връзки или образуване/разкъсване на връзки, които се задействат от външни стимули като светлина, pH, окисление/редукция и др. Когато такива молекулни превключватели интегрират конформационна асиметрия, наречени хиралност, в своята молекулярна структура, динамиката на превключване може да развие пространствена насоченост, като по този начин осигури еднопосочно движение – ключово изискване за функционален двигател, дори в наномолекулен мащаб. Разработването на нови архитектури на двигатели със специални функционалности е от съществено значение с оглед на разнообразните потенциални технологични приложения - от адаптивни наноматериали до целенасочено доставяне на лекарства. За да се постигне това, необходимият напредък в молекулния дизайн и органичния синтез трябва да се ръководи от дълбоко механистично разбиране на динамиката на молекулярното превключване и подобрени аналитични възможности за разрешаване, анализ и оптимизиране на желаната производителност. Естествено, това е мултидисциплинарно предизвикателство, което изисква сътрудничеството на високоспециализирани изследователски екипи с допълващ се опит в горепосочените области. За да се постигне това, проектът ще обедини консорциум от три лаборатории от България (BG), Румъния (RO) и Швейцария (CH), с комбинирана изследователска инфраструктура и опит за разработване на нов тип молекулен двигател. За тази цел ще се стремим към механизъм на превключване, задвижван от пренос на протони, наречен тавтомерия, който може да бъде задействан от светлинно облъчване и досега е оставал недостатъчно изследван за проектиране на двигатели, въпреки благоприятната си динамика на превключване. За да реализираме този потенциал, ние комбинираме уникален опит от участващите екипи: 1) моделиране и проектиране на високо ниво на високоефективни тавтомерни превключватели (BG), 2) усъвършенстван (асиметричен) органичен синтез за въвеждане на молекулярна хиралност в целевите проекти (RO) и 3) най-съвременна абсорбционна и хирална спектроскопия с времева резолюция за определяне на динамиката на превключване и за демонстриране на еднопосочно движение. Чрез този силно интердисциплинарен подход, ние се стремим да предоставим първия молекулен двигател, задвижван от протони, чийто механизъм за превключване обещава бързи скорости на въртене, изключителна устойчивост на стареене и надеждно дистанционно управление чрез светлинно облъчване. Тези резултати обещават да окажат дълбоко въздействие върху областите, разработващи (адаптивни) наноматериали, молекулни превключватели и машини, както и фотохимични системи. Освен това, съвместният и интердисциплинарен характер на този проект ще бъде солидна основа за трайна мрежа между участващите изследователски институции и ще подобри тяхното научно развитие, изследователски възможности и международна видимост.
149 695.27
0.00
Забележки:
Елемент в светло синьо позволява показване на детайли при избирането му
Всички суми са в български лева (BGN) /1 EUR = 1,95583 BGN
