ข่าว

ทีมนักวิจัยคณะวิทย์ มช. ใช้การคำนวณทางเคมีคอมพิวเตอร์ ออกแบบและพัฒนาวัสดุตรวจวัดเรืองแสง นำไปสู่การพัฒนาวัสดุอิเล็กทรอนิกส์จากสารอินทรีย์ขั้นสูง ได้แก่ ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์และวัสดุเรืองแสง สำหรับการประยุกต์ในการพิมพ์ภาพทางชีวภาพ (bioimaging) 

        ตัวตรวจวัดเรืองแสง (Fluorescent probes) ได้ถูกศึกษาอย่างกว้างขวาง เนื่องจากให้สมบัติเชิงแสงที่เป็นเอกลักษณ์และมีความน่าสนใจเป็นอย่างมากสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีทางแสง โดยทั่วไปสมบัติเชิงแสงของวัสดุเรืองแสงขึ้นอยู่กับโครงสร้างและความมีขั้วของตัวทำละลาย ดังนั้น องค์ความรู้เกี่ยวกับอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อสมบัติเชิงแสงเป็นสิ่งที่สำคัญต่อการออกแบบวัสดุเรืองแสงที่ให้แสงที่ต้องการ รวมทั้งการพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุเรืองแสง ในปัจจุบันการคำนวณเชิงคอมพิวเตอร์สามารถอธิบายเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารเรืองแสงหรือโครโมฟอร์ที่สภาวะกระตุ้นได้อย่างครอบคลุม

รศ.ดร.นาวี กังวาลย์ และ ดร.ฉัตรทริกา สุขพัฒนาเจริญ นักศึกษาระดับปริญญาเอก จากห้องปฏิบัติการ Computational Chemistry Laboratory (http://www.ccl-cmu.com) ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาอิทธิพลของตัวทำละลายมีขั้วต่อกระบวนการถ่ายโอนโปรตอนทั้งภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุลที่สภาวะกระตุ้นของสาร 3-hydroxyquinolone (3HQ) จากการศึกษาเชิงสถิตยศาสตร์และพลศาสตร์ พบว่าการเรืองแสงของอีนอลและคีโตฟอร์มของ 3HQ ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลายที่ใช้ และความไวต่อสิ่งแวดล้อมของ 3HQ ชี้ให้เห็นว่า 3HQ สามารถใช้เป็นโพรบตรวจวัดเรืองแสงที่ไวต่อความมีขั้วของตัวทำละลายได้ (ratiometric fluorescent probes) โดยได้รายงานผลการค้นคว้าในวารสาร Journal of molecular liquids

Ratiometric fluorescent probes ดังกล่าว อาศัยการเรืองแสงของอีนอลและคีโตฟอร์มของ 3HQ ที่แตกต่างกัน เนื่องจากผลของตัวทำละลายมีขั้ว จากการจำลองเชิงสถิตศาสตร์และพลศาสตร์ พบว่าการถ่ายโอนโปรตอนภายในโมเลกุลของ 3HQ เกิดขึ้นได้สำหรับคอนฟอร์เมอร์ที่มีพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล ในขณะที่กระบวนการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุลสามารถเกิดขึ้นในตัวทำละลายเมทานอลและน้ำผ่านพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล แต่สำหรับการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุลในตัวทำละลายไดเมททิลซัลฟอกไซด์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อพิจารณาเวลาที่แตกต่างกันในการการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโปรตอนตัวแรกและตัวที่สอง แสดงให้เห็นว่ากลไกการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุล 3HQ กับเมทานอลหรือน้ำ เป็นการถ่ายโอนโปรตอนสองขั้นตอนผ่านโมเลกุลของตัวทำละลาย

งานวิจัยดังกล่าวเป็นก้าวสำคัญที่นำไปสู่การออกแบบรวมทั้งการพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุตรวจวัดเรืองแสง โดยเฉพาะ ratiometric fluorescent probes ที่ให้แสงที่ต้องการ มีความไวและจำเพาะต่อความมีขั้วของตัวทำละลายโดยใช้โมเลกุลที่เกิดการถ่ายโอนโปรตอน

อ้างอิง
Sukpattanacharoen, C., Kungwan, N. Theoretical insights of solvent effect on excited-state proton transfers of 2-aryl-3-hydroxyquinolone. J. Mol. Liq., 2021, 325, 115035 (IF (2020) = 6.165 (Q1, Scopus / ISI)

อ่านงานวิจัย
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.115035