Molekylære maskiner og sensorer

Vejleder: Jan O. Jeppesen

Forudsætninger: KE504, KE505 og KE506 skal være bestået

Projektbeskrivelse

Molekylære maskiner og sensorer er begge centrale emner inden for den supramolekylære kemi. I Jan O. Jeppesens forskningsgruppe udnyttes organisk syntese i kombination med supramolekylær kemi til udviklingen af nye molekylære maskiner, eksempelvis molekylære muskler, samt med udvikling af billigere og bedre sensorer for sprængstoffer, eksempelvis 2,4,6‑trinitrotoluen (TNT).

 

I gruppen arbejdes der med en speciel type af molekyler, såkaldte [2]rotaxaner, som er opbygget af en komponent (aksel), som har form som en håndvægt, og et ringformet komponent, som er låst fast mellem håndvægtens ender.

Da de mekanisk sammenhængende komponenter i ikke-degenerede [2]rotaxaner kan induceres til at skifte (Figur 1) mellem forskellige grundtilstands geometrier – tilstand 0 og tilstand 1, netop hvad man behøver for at opbygge en molekylær baseret hukommelse – er rotaxaner i dag hovedkandidater til fremstilling af eksempelvis molekylære computere og molekylære muskler.

 

Princippet i en sensor er vist i Figur 2. En sensor skal består af to dele. En del (gul i figuren) som kan binde et andet molekyle/gæst (rød i figuren), samt en del (grøn i figuren) som ved binding af gæst molekylet ændrer sine fysiske egenskaber – dette kunne eksempelvis være et farveskifte.

I gruppen er der for nyligt designet og udviklet den første prototype af molekylære sensorer baseret på monopyrrolo-tetrathiafulvalen. Det unikke ved denne sensor er, at den med et simpelt farveskifte fra gul til grøn signalerer at den detekterer stoffet 1,3,5-trinitrobenzen (1,3,5-TNB). Dette stof er næsten identisk med det velkendte sprængstof TNT, som bruges i 80% af alle kommercielle landminer.

Et bachelorprojekt inden for molekylære maskiner og sensorer vil typisk bestå i fremstilling af enten nye molekylære maskiner eller molekylære sensorer ved hjælp af traditionel organisk kemisk syntese, samt efterfølgende supramolekylær undersøgelser af de fremstillede forbindelser. Det er således kendskab og interesse for organisk syntesearbejde, der er den vigtigste forudsætning. For yderligere information kan gruppens medlemmer eller Jan O. Jeppesen kontaktes.

De seneste studerende, der har lavet projekt på området

Sofie K. Jensen, Mathias S Neumann Marie L. Ploug, Levon Gzogian, Marko H. Nowack og Mathias S. Christensen.