Перекрещенная цепочка атомов имеет удивительную сумму симметрии

Molecul Tie Связанные вместе. Новый молекулярный узел является самым сложным из когда либо изученных. Он формирует тройную цепочку, включающую ионы железа (серебряноголубые) и хлорид ионы (зеленые). 192 атома завязаны в узел. «Самой известной подобной структурой является цепочка атомов углерода, водорода, кислорода и азота, связанных вместе в тройную цепь,» - сообщили химики Манчестерского университета в Англии журналу Science. Знание принципов формирования подобных узлов однажды поможет исследователям создавать молекулярные ткани всех сортов с полезными свойствами. «Мы должны увеличить свойства кевлара путем внедрения более легких и гибких материалов,» - говорит участник исследования Дэвид Лей. «Предстоит еще долгий путь, но формирование молекулярных узлов имеет применение, которое просто интеллектуально,» - говорит химик Кембриджского Университета Джереми Сандерс. «Это похоже на ответ на вопрос: почему вы сбираетесь на Эверест?». При этом ответ будет таким: «Это проблема.»

Математики знаю больше чем 6 миллиардов типов основных узлов, которые как простые числа, не могут быть разбиты на простые компоненты. «Простые узлы не могут быть построены путем соединения других узлов вместе,» - объясняет Лей. В течение многих лет химики могли синтезировать только один тип простого узла из маленьких молекул. «Мы думали что это было действительно смешно, » - говорит Лей.

Этот молекулярный узел был трилистником как трехлистный клевер. Жан-Пьер Саваж со своими коллегами сплели его в 1989 году. Саваж получил Нобелевскую премию в 2016 году за предыдущую работу, которая использовала такие же принципы, примененные в его узлах.

Через десятилетия с момента открытия трилистника Саважа, химики пытались синтезировать другие типы молекулярных узлов, но «они постоянно находили это достаточно сложной задачей,» - говорит химик Кембриджского Университета Софи Джексон.

Убеждение нитей наночастиц сцепиться вместе при обычных условиях является непростой задачей. «Вы не можете захватить концы и завязать их как завязываете шнурки на ботинках,» - говорит Лей. Вместо этого, ученые выбирают молекулярные ингредиенты, которые собирают себя сами.

В 2012 году Лей с коллегами использовал собственную технологию формирования молекулярного пентавидного узла, звездоподобная структура состояла из 160 атомов и нитей, переплетенных пять раз. Последний узел с 8 пересекающимися нитями является более запутанным.

Команда Лея соединила вместе «строительные блоки», содержащие углерод, водород, кислород и азот, с ионами железа и хлорид ионами. «Вы собираете их вместе, нагреваете и они самоорганизуются,» - говорит он. «Липкие» металл ионы удерживают «строительные блоки» в правильной позиции, и отдельные хлорид ионы находятся в середине структуры, связывая ее элементы между собой. Затем, химический катализатор связывает «строительные блоки», формируя законченный узел. Новый узел является самым крепким из когда-либо созданных, содержащий всего 24 атома между каждой точкой пересечения нитей.

«Это великолепно,» - говорит Сандерс. «Это цепочка атомов свернута в сферическую форму с удивительной суммой симметрии». Сандерс отказывается думать о том, как этот круглый и очень плотный узел можно использовать. Это может придать некоторые удивительные свойства материалам.

Лей подозревает, что разные молекулярные узлы могут вести себя по-разному, как различные узлы, используемые рыбаками и моряками. «Мы хотим создать специфичные узлы, изучить, что они делают и затем решить, как эти знания лучше всего использовать,» - говорит Лей.

Назад

Не менее интересно