Naukowcy opracowali nową przełomową technikę kontrolowania wiązań atomowych w pojedynczej cząsteczce.
Niezwykle ważnym odkryciem w dziedzinie chemii jest nowa technologia opracowana przez międzynarodowy zespół naukowców, która pozwala na selektywną zmienę wiązań atomowych w pojedynczej cząsteczce. Przełom pozwala na bezprecedensowy poziom kontroli nad wiązaniami chemicznymi w tych strukturach i może otworzyć kilka ekscytujących możliwości w tak zwanej mechanice molekularnej.
Cząsteczki składają się ze skupisk atomów i są wytworem natury, która rozmieszcza te atomy w ich wnętrzu. Tam, gdzie molekuły tlenu, którymi oddychamy, mają ten sam, powtarzający się typ atomu, molekuły cukru składają się z węgla, tlenu i wodoru.
Naukowcy od pewnego czasu prowadzą coś, co nazywa się „chemią selektywną”, w celu utworzenia dokładnie takiego rodzaju wiązań chemicznych między atomami, jakie chcą. Mogłoby to doprowadzić do stworzenia złożonych cząsteczek i urządzeń, które można zaprojektować do określonych zadań.
Te tak zwane maszyny molekularne były wyróżnione Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2016 roku, a holenderski naukowiec Ben Feringa zdobył uznanie za stworzenie molekularnego samochodu napędzanego silnikami molekularnymi wirującymi z prędkością 12 milionów obrotów na sekundę. Widzieliśmy również, jak naukowcy tworzyli pompy molekularne, maleńkie koła zębate i molekularne łodzie podwodne, aby celować w komórki rakowe.
Składanie tego typu maleńkich maszyn to delikatna praca, którą autorzy tego nowego badania porównują do „wkładania klocków Lego do pralki z nadzieją, że tryliony cząsteczek w jakiś sposób połączą się w pożądany produkt”. Ich nowa praca ma polegać mniej na szczęściu, a bardziej na celowej kontroli wiązań chemicznych.
Badania skupiają się na cząsteczkach znanych jako izomery strukturalne, które mają taki sam skład atomowy, ale inny układ wiązań między tymi atomami. Wykorzystując końcówkę mikroskopu z sondą skanującą do przykładania różnych impulsów napięciowych, zespół wykazał, że może selektywnie zmieniać układ wiązań chemicznych. Cząsteczka z 10-członowym pierścieniem węglowym pośrodku była w stanie przekształcić się na przykład w cząsteczkę z cztero- i ośmioczłonowym pierścieniem lub cząsteczkę z dwoma sześcioczłonowymi pierścieniami w środku.
Reakcje te były również odwracalne, co oznacza, że zespół mógł dowolnie zrywać i tworzyć różne wiązania oraz zasadniczo przełączać się między strukturami molekularnymi w kontrolowany sposób. Ta forma „chemii selektywnej” jest opisywana przez zespół jako bezprecedensowa.
Maszyny molekularne to dopiero początek, ale technologia, która umożliwia dokładniejszą kontrolę nad tego typu strukturami, może znacząco wspomóc ich rozwój. Przyszłe zastosowania mogą dotyczyć jednoelektronowych urządzeń molekularnych, systemów nanoelektromechanicznych, syntezy chemicznej i dostarczania leków.
Badania zostały opublikowane w Science.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: IBM Research | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.