دانشمندان کوچک ترین گره جهان را زدند! - تور آسیایی ارزان

دانشمندان به طور تصادفی کوچکترین و سفت ترین گره بسته شده تا به امروز را که فقط حاوی 54 اتم است، ایجاد کردند. این درهم تنیدگی میکروسکوپی از نوع سه پره، یعنی ساده ترین نوع گره های غیرساده با سه محل تقاطع و فاقد انتهای آزاد است.

براساس مقاله نوی که در مجله Nature Communications منتشر شده است، گره فلزی تازه تشکیل شده حاوی طلا است و حتی خودبه خود ایجاد می گردد. این گره علاوه بر آنکه کوچک ترین در نوع خود است، تنگ ترین گره تا به امروز بسته شده نیز محسوب می گردد. قدرت گره با نسبت BCR (ستون فقرات به تقاطع) میزان گیری می گردد و میزان کمتر نشان دهنده سفت تر بودن است.

به گزارش ساینس آلرت، در سال 2020، شیمیدانان در چین زنجیره ای متشکل از 69 اتم را آموزش دادند تا سه بار از روی هم عبور و گره سه پره را ایجاد کند. گره ایجادشده در سال 2020 دارای BCR برابر 23 بود؛ اما BCR گره نو 18 است.

ساختار کوچک ترین گره ای که تا به امروز به وسیله دانشمندان ایجاد شده است.

بیشتر گره های مولکولی ارگانیک دارای BCR بین 27 تا 33 هستند. درحالی که کارشناسان اطمینان ندارند چقدر می توانند گره های تک رشته ای را کوچک تر یا سفت تر نمایند، طبق محاسبات شیمی کوانتومی، پایدارترین ساختار سه پره حدود 50 مولکول طول دارد؛ بدان معنا که به محدوده تئوری آن نزدیک شده ایم.

مانند بسیاری از پشرفت های علمی، دستاورد اخیر نیز حاصل تصادفی خوش موقع بود. پودفات و همکارانش در آزمایشگاه روی ایجاد استیلیدهای فلزی کار می کردند که آلکین هایی (نوعی هیدروکربن) هستند که هیدروژن از انتهای آن ها حذف شده است. محصول نهایی بسیار مفید است، زیرا می تواند به دانشمندان در انجام واکنش های شیمیایی آلی یاری کند.

هنگام اتصال استیلید طلا با ساختار کربنی دیگری به نام لیگاند دی فسفین، تیم به طور غیرمنتظره ای سه پره ای را به جای زنجیره طلا ایجاد کرد. درواقع، یکی از واکنش ها زنجیره طلایی را فراوری کرد که خودبه خود به شکل شبدر سه برگ گره خورد. ریچارد پودفات، از نویسندگان مقاله و شیمیدان در دانشگاه وسترن انتاریو گفت: این سیستمی کاملا پیچیده است و صادقانه بگویم، نمی دانیم چگونه اتفاق می افتد.

از سال 1989، شیمیدانان سعی داشته اند با راهنمایی زنجیره های مارپیچ به یاری یون های فلزی، گره های مولکولی را ایجاد نمایند. برای مثال، در مطالعه سال 2020 که قبلا به آن اشاره شد، شیمیدانان با استفاده از اتم های فلزی برای تاکردن و بافتن رشته مولکولی سفت ترین گره سه پره در آن موقع را ایجاد کردند. وقتی در انتهای فرایند، اتم های فلزی حذف می شوتد، دیگر نمی توان گره را باز کرد.

دستاورد اخیر، پژوهشگران را بیش از هر زمان دیگری به گره های میکروسکوپی که به طور طبیعی در دی ان ای، آران ای و پروتئین های بدن ما تشکیل می شوند، نزدیک می نماید.

گره های مولکولی که سنتز آن ها چالش های زیادی را به همراه دارد، نقش های مهمی در ساختار و عملکرد پروتئین و بعلاوه در مواد مولکولی مفید دارند. به عنوان مثال، ساختارهای گره برای پیوند دی ان ای، آران ای و پروتئین ها بسیار مهم هستند. کشف اسرار گره ها می تواند کاربردهایی در دنیای واقعی نیز داشته باشد و به ساخت پلاستیک های کارآمدتر و ایجاد انوع نو شیمی درمانی یاری کند.

227227