"Все знают, что бензин приятно пахнет. Это происходит потому, что он содержит ароматическую молекулу бензола. А ароматические молекулы не просто приятно пахнут: они обладают многими полезными химическими свойствами. Наше открытие означает, что мы можем добавить больше свойств", - говорит Бо Дурбей, профессор вычислительной физики в Университете Линчепинга.

В обычной органической химии тепло может быть использовано для запуска реакций. Однако ароматическая молекула является стабильным углеводород, и трудно инициировать реакции между такими молекулами и другими просто путем нагревания. Это происходит потому, что молекула уже находится в оптимальном энергетическом состоянии. Напротив, реакция, в ходе которой образуется ароматическая молекула, протекает чрезвычайно легко.

Исследователи из Университета Линчепинга теперь использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что можно активировать ароматические молекулы с помощью света. Реакции такого типа известны как фотохимические реакции.

"Можно добавить больше энергии, используя свет, чем используя тепло. В этом случае свет может помочь ароматической молекуле стать антиароматической и, следовательно, высокореактивной. Это новый способ контролировать фотохимические реакции, используя ароматичность молекул", - говорит Бо Дурбей.

Результат был достаточно важен, чтобы быть выделенным на обложке Журнал органической химии когда она была опубликована. В долгосрочной перспективе это может найти применение во многих областях. Исследовательская группа Бо Дурбея сосредоточена на приложениях для хранения солнечной энергии, но он видит потенциал также в молекулярных машинах, молекулярном синтезе и фотофармакологии. В последнем случае может оказаться возможным использовать свет для селективной активации лекарственных средств с ароматическими группами в том месте организма, где требуется фармакологический эффект.

"В некоторых случаях невозможно обеспечить подачу тепла без ущерба для окружающих структур, таких как ткани тела. Однако должна быть возможность подачи света", - говорит Бо Дурбей.

Исследователи проверили гипотезу о том, что именно потеря ароматичности привела к повышенной реакционной способности, изучив противоположную взаимосвязь в моделировании. В этом случае они начали с антиароматической нестабильной молекулы и смоделировали ее воздействие светом. Это привело к образованию ароматического соединения, и исследователи увидели, как и ожидалось, что реакционная способность была потеряна.

"Наше открытие расширяет понятие "ароматичности", и мы показали, что можем использовать это понятие в органической фотохимии", - говорит Бо Дурбей.

Исследование финансировалось Фондом Олле Энгквиста, Шведским исследовательским советом в Афорске и Фондом Карла Трюггера. Вычисления проводились в Национальном суперкомпьютерном центре Линчепингского университета при поддержке Шведской национальной инфраструктуры вычислительной техники (SNIC).