ایجاد تصادفی کوچکترین و محکم ترین گره دنیا
تعمیر تلفن: شیمی دان ها بتازگی به شکل تصادفی کوچکترین و محکم ترین گره دنیا را به وجود آورده اند که فقط از 54 اتم تولید شده است.
به گزارش تعمیر تلفن به نقل از ایسنا، دانشمندان دانشگاه وسترن انتاریو و آکادمی علوم چین بطور تصادفی کوچک ترین و محکم ترین گره را به وجود آورده اند که می تواند در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت گردد.
این درهم تنیدگی میکروسکوپی قابل توجه شامل تنها ۵۴ اتم است که سه بار به دور خود پیچیده و به حلقه ای در هم پیچیده تبدیل گشته که به آن «گره سه پره» می گویند.
این شکل که شبیه به گیاه شبدر سه برگی است، ساده ترین گره است و برای نظریه گره های ریاضی بنیادی است.
شیمیدانان چینی در سال ۲۰۲۰ زنجیره ای متشکل از ۶۹ اتم را طوری قرار دادند تا سه بار از روی خود عبور کنند و گره سه پره را تشکیل دهند. حالا پژوهشگران دانشگاه وسترن انتاریو در کانادا و آکادمی علوم چین با یکدیگر متحد شده اند و این رکورد را با بوجودآوردن یک گره سه پره ۵۴ اتمی شکسته اند.
گفتنی ست که با کاهش نسبت اتم ها نسبت به شاخص «تلاقی برگشتی»(back crossings)، قدرت گره مولکولی قوی تر می شود. گره به وجود آمده در سال ۲۰۲۰ دارای نسبت تلاقی برگشتی(BCR) ۲۳ بود، در صورتیکه نسبت تلاقی برگشتی گره فعلی ۱۸ است. اغلب گره های مولکولی آلی دارای BCR بین ۲۷ تا ۳۳ هستند.
در صورتیکه پژوهشگران مطمئن نیستند که چقدر می توانند به ساخت این گره های تک رشته ای کوچک و محکم ادامه دهند، محاسبات شیمیایی کوانتومی نشان میدهد که پایدارترین ساختار سه پره حدود ۵۰ مولکول طول دارد. به این معنا است که ما درحال نزدیک تر شدن به حد نظری این زمینه هستیم.
این شاهکار جدید، پژوهشگران را بیش از هر زمان دیگری به گره های میکروسکوپی که بطور طبیعی در دی ان ای، آران ای و پروتئین های مختلف در بدن ما تشکیل می شوند، نزدیک می کند. علاوه بر این، درک چگونگی ایجاد تازه ترین گره ها می تواند به دانشمندان در ساخت پلاستیک ها و پلیمرهای بهتر کمک نماید.
پژوهشگران می گویند: گره های مولکولی که ایجاد آنها چالش های زیادی را به همراه دارد، می توانند نقش مهمی در ساختار و عملکرد پروتئین و همین طور در مواد مولکولی مفید داشته باشند که خواص آنها به اندازه ساختار آنها بستگی دارد.
مانند خیلی از پیشرفت های علمی، این یکی نیز یک تصادف مبارک است. ریچارد پودفات شیمیدان این رویداد اتفاقی را شرح داده است.
پودفات و همکارانش در دانشگاه وسترن انتاریو روی ایجاد استیلیدهای فلزی در لابراتوار کار می کردند که آلکین ها(نوعی هیدروکربن با هیدروژن حذف شده از انتهای آن) بودند. این محصول نهایی بسیار مفید می باشد، برای اینکه می تواند به دانشمندان در انجام واکنش های شیمیایی آلی کمک نماید.
پژوهشگران هنگام اتصال استیلید طلا با ساختار کربن دیگری به نام لیگاند دی فسفین، بطور غیرمنتظره ای بجای یک زنجیره طلا یا کاتنان(catenane)، یک گره سه پره ایجاد کردند.
شیمیدانان از سال ۱۹۸۹ تا حالا اهتمام در ایجاد گره های مولکولی با هدایت زنجیره های مارپیچ به ساختار مورد نظر با یون های فلزی داشتند.
برای مثال در سال ۲۰۲۰، شیمیدان ها با بهره گیری از اتم های فلزی برای «تا کردن و درهم تنیدگی» رشته مولکولی، محکم ترین گره سه پره آن زمان را ایجاد کردند. هنگامی که این اتم های فلزی در آخر پروسه حذف می شوند، گره نمی تواند باز شود.
این تازه ترین گره فلزی از طلا متفاوت می باشد، برای اینکه خودرا جمع می کند.
پودفات که در دانشگاه وسترن انتاریو کار می کند، می گوید: این یک سیستم بطورکامل پیچیده است و صادقانه بگویم، ما نمی دانیم چگونه اتفاق می افتد.
او و همکارانش امیدوارند که گره آنها انگیزه ای قوی برای دنبال کردن ساختارهای مشابه و قوی تر در آینده بوجود آورد.
این مطالعه در مجله Nature Communications انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب