НАУКА

Найменший і найміцніший вузол у світі має довжину всього 54 атоми

Поширити:

Можливо, це великий прорив у топології та молекулярній хімії.

Вчені побили рекорд зі створення найменшого і найщільнішого молекулярного вузла, створивши хімічну речовину, яка самозбирається за формулою [Au6{1,2-C6H4(OCH2CC)2}3{Ph2P(CH2)4PPh2}3] .

Те, як молекула впливає на інші, залежить не лише від елементів, з яких вона складається, але й від того, якої форми вони набувають. Складні молекули можуть складатися у величезну кількість способів, і іноді лише один з них призводить до бажаних біологічних ефектів. Прогнозування та контроль такого згортання вважається однією з найскладніших проблем у науці, де комп’ютери лише починають витісняти людину.

Вузли представляють крайній ступінь цього. Нелегко зв’язати навіть довгі тонкі нитки атомів у вузли, тому що не можна просто схопити кінці, як шматки мотузки на вітрильнику. Пошук способів зв’язування молекул у вузли може допомогти розвинути здатність людства до більш практичного вузлування. Оскільки ДНК, РНК і багато білків в’яжуться без втручання людини, вміння в’язати вузли самостійно допоможе нам зрозуміти поведінку цих життєво важливих молекул.

Читайте також:  Домішка вуглецю різко поліпшила електропровідність міді

Вузли класифікуються за кількістю перетинів. Au6 утворює найпростіший тип нетривіального вузла з трьома перехрещеннями, відомий як трилисник.

Хіміки не можуть виміряти щільність молекулярних вузлів у фізичному сенсі, тому вони використовують кількість атомів у вузлуватому ланцюгу, поділену на кількість перетинів, як проксі. Чим менше атомів припадає на один перетин, тим міцніший вузол.

Au6, створений командою під керівництвом професора Річарда Паддефатта з Університету Західного Онтаріо, має лише 54 атоми в своїй основі. Це порівняно з попереднім рекордом для металевого вузла – 69 атомів, тоді як жоден органічний трилисник не мав у своєму складі менше 76 атомів. Набагато більші вузли, з набагато більшою кількістю перетинів, досягли показника міцності 24, але 54 атоми Au6 і показник міцності 18 легко б’ють усі рекорди. Теоретичні моделі припускають, що 50 атомів можуть бути мінімумом для вузла.

Читайте також:  Урагани зараз настільки сильні, що вчені хочуть ввести шторми "6-ї категорії"

Більшість молекулярних вузликів передбачає створення все більш складних вузлів, але існує нішева підгалузь у виробництві все більш міцних вузлів, як доводить відео нижче:

Невеликі вузли зазвичай виготовлялися за допомогою іонів металу для витягування гвинтових ланцюгів у потрібну форму, а потім витягування металів, щоб залишити вузол позаду. Це, серед іншого, сходинка до міцніших і легших пластиків.

Au6, однак, виготовляється по-іншому, і Паддефатт розповів New Scientist, що це була випадковість. Вони змішували дві рідини, що містили різні молекули, щоб отримати структури з переплетеними, але не вузлуватими ланцюжками, які називаються катенанами. Використовуючи рентгенівську кристалографію для вивчення продукту, вони виявили, що деякі з катенанів самостійно зібралися у вузли трилисника.

“Ми створили багато комбінацій ацетилідів золота і фосфінових лігандів, і вони ніколи раніше не давали трилисника”, – сказав Пуддефатт. “Ми не передбачали, що це станеться в даному випадку, так що це була випадковість”. Він також визнав, що процес не до кінця зрозумілий, хоча він повторюваний і має потенціал для використання в більш складних ситуаціях.


+1
0
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0
Читайте також:  NASA заявили, що цьогоріч припинять місію марсіанського зонда InSight