Китайські хіміки створили найменший і найтугіший молекулярний вузол — він містить всього 54 атоми. Це на 15 атомів менше, ніж використали вчені, що встановили попередній рекорд. Атоми у цій роботі тричі перехрещуються, формуючи вузол-трилисник. Однак, експеримент здійснили не лише щоб поставити рекорд, а й для того, щоб дослідити, як вузли формуються у біологічних системах, пише New Scientist. Стаття вчених опублікована у Nature Communcations.
Вузол-трилисник, який зав'язали вчені. Yale University
👋 Слідкуйте за наукою разом з нами — підписуйтеся на наш телеграм та інстаграм, буде цікаво!
Навіщо в'язати вузли з молекул?
Вузли використовуються не лише у побуті, а й беруть участь у дослідженнях математиків, фізиків, хіміків і біологів. Зокрема молекулярні біологи вивчають вузли у ДНК, РНК та білкових структурах, а вузли атомів й молекул дозволяють хімікам отримувати речовини з новими властивостями. Тому вчені у цих галузях постійно створюють різні види молекулярних вузлів, вивчаючи, як вони впливають на характер сполук і їхні функції. Попередній рекорд із розміру вузла з молекул вдалося встановити у 2020 році, коли науковці закрутили у вузол 69 атомів. Перевершити цей результат змогли науковці Китайської академії наук.
Як зв'язали атоми?
Для свого експерименту науковці виготовили рідину, яка містить два атоми золота, об'єднані вуглецем, й змішали її з рідиною, у якій знаходилися пари атомів фосфору, також сполучені вуглецем. При змішуванні утворилися молекули, звані катенанами, які складалися із двох зв'язаних ланцюгів з двома атомами золота. За допомогою рентгенівської кристалографії вчені виявили, що три таких катенани у рідині утворили вузли, звані трилисниками — із трьох ланцюжків, які перетинали один одного.
Структура рекордного 54-атомного вузла-трилисника. Золото у ньому позначене червоним, фосфор — фіолетовим, а кисень — рожевим. Zhiwen Li et al. / Nature Communications, 2024
Щоб оцінити, наскільки тугий цей вузол, слід поділити кількість у ньому атомів — тут 54 — на кількість перетинів у ньому — 3. Що менше отримане число, то тугіший вузол. Тому отримана китайськими хіміками молекула б'є попередні рекорди й за тугістю, адже створений у 2020 році вузол на 69 атомів мав коефіцієнт перетинів 23.
Чому саме атоми зібралися у таку структуру, науковці поки не виявили. Однак вважають, що механізм, який закрутив їх у вузол, допоможе створювати ще більш складні молекулярні структури з новими властивостями, тому вчені продовжать роботу над експериментом.
- Раніше фізикам вперше вдалося перетворити цілі молекули на кубіти, тобто квантово заплутані пари, які потрібні для проведення обчислень на квантових комп'ютерах.