Prelomový objav v chémii poskytne kontrolu nad atómovými väzbami
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 26. 7. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Medzinárodný tím vedcov vyvinul novú technológiu, ktorá dokáže selektívne meniť usporiadanie atómových väzieb v rámci jednej molekuly. Tento prelomový objav umožňuje bezprecedentnú úroveň kontroly nad chemickými väzbami v týchto štruktúrach a mohol by otvoriť niektoré vzrušujúce možnosti v oblasti takzvaných molekulárnych strojov.
Molekuly sa skladajú zo zhlukov atómov a sú výsledkom povahy a usporiadania týchto atómov v nich. Tam, kde molekuly kyslíka, ktoré dýchame, obsahujú rovnaký opakujúci sa typ atómu, sú molekuly cukru tvorené uhlíkom, kyslíkom a vodíkom. Vedci sa už nejaký čas zaoberajú takzvanou selektívnou chémiou, ktorej cieľom je vytvoriť presne taký typ chemických väzieb medzi atómami, aký chcú. To by mohlo viesť k vytvoreniu komplexných molekúl a zariadení, ktoré by sa dali navrhnúť na špecifické úlohy.
Zostavovanie týchto malých typov takzvaných molekulárnych strojov je delikátna práca, ktorú autori novej štúdie prirovnávajú k „vkladaniu kociek Lega do práčky a dúfaniu, že sa kvintilióny molekúl nakoniec nejako samy poskladajú do požadovaného produktu“. Cieľom ich novej práce je menej sa spoliehať na šťastie a viac na cielenú kontrolu chemických väzieb.
Výskum sa zameriava na molekuly známe ako štrukturálne izoméry, ktoré majú rovnaké atómové zloženie, ale rôzne usporiadanie väzieb medzi týmito atómami. Tím ukázal, že pomocou hrotu mikroskopu so skenovacou sondou, na ktorý sa aplikujú rôzne napäťové impulzy, môže selektívne zmeniť usporiadanie chemických väzieb. Molekulu s desaťčlenným uhlíkovým kruhom v strede dokázali premeniť napríklad na molekulu so štvorčlenným a osemčlenným kruhom alebo na molekulu s dvoma šesťčlennými kruhmi v strede.
Tieto reakcie boli tiež reverzibilné, čo znamená, že tím mohol ľubovoľne prerušiť a vytvoriť rôzne väzby a v podstate kontrolovane prepínať medzi molekulárnymi štruktúrami. Túto formu „selektívnej chémie“ tím označil za bezprecedentnú.
„Je to prvýkrát, čo sa v jednej molekule môžu selektívne vytvárať rôzne väzby. Veľkosťou napäťového impulzu aplikovaného na molekulu v strede si môžeme vybrať, či chceme vytvoriť molekulu vpravo alebo vľavo,“ vysvetľuje Leo Gross, vedec z IBM Research a hlavný autor štúdie.
V prípade molekulárnych strojov je to ešte len začiatok, ale technológia, ktorá umožňuje jemnejšiu kontrolu nad týmito typmi štruktúr, by mohla výrazne pomôcť ich rozvoju.
„Možné úlohy, ktoré by mohli molekulárne stroje vykonávať, by mohli zahŕňať transport molekúl alebo nanočastíc, výrobu a manipuláciu s nanoštruktúrami a uľahčovanie chemických transformácií,“ hovorí Gross.„Budúce aplikácie by mohli súvisieť s jednoelektrónovými molekulárnymi zariadeniami, nanoelektromechanickými systémami, chemickou syntézou a dodávaním liekov“.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Science.
