Opis projektu
Badania rzucają nowe światło na oddziaływanie światła i materii biologicznej
Zjawisko fluorescencji w materii organicznej przez długi czas było kojarzone wyłącznie z konkretną klasą związków chemicznych – z układami sprzężonymi. Najnowsze doświadczenia sugerują, że możliwe jest obserwowanie zjawiska fluorescencji w ośrodkach złożonych z gęstych sieci wiązań wodorowych. Wykorzystując zaawansowane symulacje komputerowe, zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu HyBOP zamierza rozszyfrować egzotyczne właściwości optycznych sieci wiązań wodorowych i wykorzystać je do badania sił oddziałujących z wodą. W tym celu naukowcy będą zgłębiać proces tworzenia fluorescencyjnych sieci wiązań wodorowych w materiałach biologicznych oraz manipulować elektronami i jądrami w wodzie. Sieci wiązań wodorowych pomogą w badaniu wielu różnych zjawisk w sposób nieinwazyjny, co przyczyni się do rozwoju między innymi nauk medycznych.
Cel
Fluorescence takes place throughout the natural world. Most conventional chemical wisdom proposes that in organic entities, fluorescence occurs in conjugated systems, such as in the aromatics. However, in biological settings, the interaction of light with matter occurs in media built up of dense networks of hydrogen bonds. Recent experiments suggest that it is possible to observe fluorescence from these networks too. This could open the possibility of designing hydrogen-bond networks with enhanced fluorescence, offering enormous fundamental and practical potential.
The overarching goal of HyBOP is to decipher, using advanced computer simulations, the exotic optical properties of hydrogen-bond networks and to harness them as probes of water-mediated forces. To achieve this, HyBOP will tackle the following challenges:1) Establish the ground rules for creating fluorescent hydrogen-bond networks in biological materials. 2) Understand how to drive the electrons and nuclei of water networks into regimes where they can fluoresce. 3) Use the optical behaviour of these networks to probe hydrophobic forces in nature.
To uncover the complex chemistry of hydrogen-bond network fluorescence, and guide the discovery of new fluorophores, we will deploy state of the art electronic excited-state molecular dynamics in combination with machine-learning techniques. This will provide HyBOP with ground-breaking knowledge which will lay a theoretical framework to motivate development of new experimental probes of hydrophobicity.
HyBOP seeks to bring hydrogen-bond networks to the forefront of chemistry in their use as optical probes; by laying the theoretical ground-work for designing non-invasive fluorophores in biophysics, opening up a new window into the origins of autofluorescence in medical diagnostics and finally, provoking frontier electron and nuclear spectroscopy, HyBOP will have a spill-over effect and build new synergies across several branches of the physical sciences.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
ERC - Support for frontier research (ERC)Instytucja przyjmująca
75007 Paris
Francja