Auksinės vestuvės molekulėms

Auksinės vestuvės molekulėms

Newswise – chemijoje yra struktūrų, kurios yra ypač stabilios, pavyzdžiui, vadinamasis „benzeno žiedas“, susidedantis iš šešių tarpusavyje susijusių anglies atomų. Tokie žiedai sudaro struktūrinį grafito ir grafeno pagrindą, tačiau jų taip pat yra daugelyje dažiklių, tokių kaip indigo džinsai ir daugelyje vaistų, tokių kaip aspirinas.

Kai chemikai norėjo tikslingai sukurti tokius žiedus, jie naudojo vadinamąsias sujungimo reakcijas, kurios dažniausiai buvo pavadintos jų išradėjų vardu: pavyzdžiui, Dielso-Alderio reakcija, Ullmanno reakcija, Bergmano ciklizacija arba Suzuki jungtis. Dabar yra dar vienas, kuris dar neturi pavadinimo. Jį atrado Empa komanda kartu su Max Planck polimerų tyrimų institutu Maince.

Viskas sausumoje

Empa tyrėjai leido skysčiams į savo cheminę sintezę, o pradines medžiagas pritvirtino prie aukso paviršiaus itin dideliame vakuume. Pradinė medžiaga (diizopropil-p-terfenilas) gali būti stebima ramiai ilsintis atvėsintame skenuojančiame tuneliniame mikroskope prieš tyrėjams padidinant šilumą.

Padidinkite šildymą – judėjimas šokių aikštelėje

Kambario temperatūroje dar niekas nevyksta, tačiau maždaug 200 laipsnių Celsijaus temperatūroje įvyksta nuostabi reakcija, kuri niekada neįvyktų skysčiuose: dvi izopropilo grupės, kurios paprastai yra visiškai neaktyvios cheminiu požiūriu, susijungia ir sudaro benzeno žiedą. Priežastis: dėl tvirto „sukibimo“ ant aukso paviršiaus vandenilio atomas pirmiausia atsipalaiduoja, o po to išsiskiria iš molekulės. Taip susidaro anglies radikalai, kurie laukia naujų partnerių. O aukso paviršiuje yra daug partnerių. Esant 200 laipsnių Celsijaus, molekulės vibruoja ir atlieka greitus piruetus – auksinėje šokių aikštelėje juda daug. Taigi, kas priklauso, greitai susijungia.

Ir vėl viskas sulėtintai

Piršlybos ant auksinio paviršiaus turi du privalumus. Pirma, nereikia prievartos: reakcija vyksta tarpininkaujant boro rūgštims ar halogeno atomams neskraidant. Tai jungtis, kurioje dalyvauja tik sotieji angliavandeniliai. Pradinės medžiagos yra pigios ir lengvai gaunamos, joje nėra toksiškų šalutinių produktų.

Antras privalumas yra tas, kad tyrėjai gali stebėti kiekvieną reakcijos žingsnį – dar vienas dalykas, ko neįmanoma padaryti naudojant klasikinę, „skystąją“ chemiją. Empa komanda tiesiog palaipsniui padidina aukso paviršiaus kaitinimą. 180 laipsnių Celsijaus temperatūroje molekulės tik vieną ranką sujungė su kaimynais, o antroji vis dar laisvai išsikiša į šokių aikštelę. Jei dabar atvėsinamas auksinis paviršius skenuojančiame tuneliniame mikroskope, galima apžiūrėti ir „nufotografuoti“ molekules prieš pat „susituokiant“. Būtent tai padarė mokslininkai. Taigi reakcijos mechanizmą galima stebėti „momentinių nuotraukų“ pavidalu.

„Naujos“ chemijos galimybės

Tyrėjai ir jų kolegos tikisi, kad iš dabartinio darbo atsiras dviejų rūšių poveikis. Pirma, „momentinės nuotraukos metodas“ galėtų tikti ir visiškai skirtingiems reakcijos mechanizmams išsiaiškinti. „Empoje“ yra kuriami instrumentai, naudojantys ultratrumpus lazerio impulsus skenuojančiame tuneliniame mikroskope, kad žingsnis po žingsnio išaiškintų tokias chemines reakcijas. Tai galėtų suteikti papildomų įžvalgų apie chemines reakcijas ir greitai sugriauti daugelį senų teorijų.

Tačiau tyrimų rezultatai „iš sauso“ taip pat galėtų būti naudingi toliau plėtojant „skystąją“ chemiją. Iki šiol dauguma literatūroje aprašytų reakcijų kilo iš klasikinės skystosios chemijos, o skenuojančio zondo tyrėjai sugebėjo atkurti šiuos eksperimentus. Ateityje tam tikros reakcijos taip pat galėtų būti suprojektuotos skenuojančiame tuneliniame mikroskope ir vėliau perkeltos į skystąją ar dujinę chemiją.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.