دانشمندان دانشگاه رادبود مولکول‌های مصنوعی ایجاد کرده‌اند که شبیه مولکول‌های آلی واقعی هستند. به لطف همکاری محققان به سرپرستی الکس خواجتوریانس و دانیل وگنر، اکنون آنها می‌توانند با استفاده از مولکول‌های مصنوعی رفتار مولکول‌های واقعی را شبیه‌سازی کنند. به این ترتیب، این گروه می‌توانند خواص مولکول‌ها را با روش‌هایی که به طور معمول دشوار هستند، تغییر داده و نحوه تغییر مولکول‌ها را بهتر درک کنند.
مولکول مصنوعی ساخته شده که همانند نمونه واقعی آن رفتار می‌کند
الی سیردا از محققان این پروژه که مسئولیت انجام آزمایش‌ها را در دانشگاه رادبود بر عهده داشت، می‌گوید: «چند سال پیش ما ایده جالبی برای ساخت یک شبیه‌ساز کوانتومی داشتیم. ما می‌خواستیم مولکول‌های مصنوعی ایجاد کنیم که شبیه مولکول‌های واقعی باشد. بنابراین سیستمی را توسعه دادیم که در آن بتوانیم الکترون‌ها را به دام بیندازیم. الکترون‌ها یک مولکول را مانند ابر احاطه می‌کنند و ما از آن الکترون‌های به دام افتاده برای ساخت مولکول مصنوعی استفاده کردیم. نتایج به دست آمده بسیار شگفت‌انگیز بود، شباهت بین آنچه ما ساختیم و مولکول‌های واقعی بسیار زیاد بود.»
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان «Quantum simulator to emulate lower-dimensional molecular structure» در نشریه ساینس به چاپ رسیده است.
الکس خواجتوریانس، رئیس بخش میکروسکوپ پروبی روبشی (SPM) در انستیتوی مولکول‌ها و مواد دانشگاه رادبود می‌گوید: «ساخت خود مولکول به اندازه کافی دشوار است. آنچه که کار را سخت‌تر می‌کند، این است که درک کنیم که چگونه مولکول‌های خاص واکنش نشان می‌دهند، به عنوان مثال نحوه تغییر آنها درحین خم شدن یا پیچ‌خوردن چگونه است.»
این که چگونه مولکول‌ها تغییر می‌کنند و واکنش نشان می‌دهند، پایه و اساس شیمی است و منجر به واکنش‌های شیمیایی مانند شکل‌گیری آب از هیدروژن و اکسیژن می‌شود. وی می‌افزاید: «ما می‌خواستیم مولکول‌ها را شبیه‌سازی کنیم، بنابراین باید جعبه ابزاری برای خم کردن آنها و تنظیم آنها به روش‌هایی که تقریباً با مولکول‌های واقعی غیرممکن است، داشته باشیم. با استفاده از چنین جعبه ابزاری می‌توانیم در مورد مولکول‌های واقعی بدون این که آنها را بسازیم نظر بدهیم، این روش به ما کمک می‌کند تا بدون نیاز به روبرو شدن با چالش‌هایی نظیر نیاز به تغییر شکل مولکول‌ها، درباره آنها سخن بگوییم.»
محققان با استفاده از این شبیه‌ساز، نسخه مصنوعی یکی از مولکول‌های آلی مهم در شیمی را ایجاد کردند: بنزن. بنزن پیش‌ماده تعداد زیادی از مواد شیمیایی مانند استایرن است که برای ساخت پلی‌استایرن استفاده می‌شود.
الکس خواجتوریانس می‌گوید: «با ساخت بنزن، ما یکی از مولکول‌های آلی کتاب درسی را شبیه‌سازی کردیم و مولکولی ساختیم که از عناصری تشکیل شده است که ارگانیک نیستند.»
دانشمندان با استفاده از شبیه‌ساز می‌توانند مولکول‌ها و واکنش‌های آنها را بسیار بهتر درک کنند، که در هر زمینه علمی قابل استفاده است.