رکورد کوچکترین «گره» جهان شکسته شد

فرادید| دانشمندان رکورد کوچک‌ترین و محکم‌ترین گره مولکولی را شکستند و ماده‌ای شیمیایی خلق کردند که به صورت خودآرا به یک گره تبدیل می‌شود.

به گزارش فرادید، روشی که یک مولکول روی دیگر مولکول‌ها اثر می‌گذارد فقط به عناصری که از آن‌ها تشکیل شده بستگی ندارد، بلکه به شکلی که آن‌ها به خود می‌گیرند هم بستگی دارد. مولکول‌های پیچیده را می‌توان به روش‌های زیادی تا کرد و گاهی اوقات تنها یکی از این روش‌ها، اثرات مورد نظر را ایجاد می‌کند. پیش‌بینی و کنترل چنین چین‌خوردگی‌هایی، یکی از سخت‌ترین مسائل علم در نظر گرفته می‌شود، مسئله‌ای که در حل آن، رایانه‌ها به تازگی جای انسان‌ها را گرفته‌اند. 

گره زدن حتی رشته‌های نازک و بلند اتم‌ها آسان نیست، چون نمی‌توانید انتهای آن‌ها را مانند تکه‌های طناب در دست بگیرید. یافتن راه‌هایی برای گره زدن مولکول‌ها می‌تواند به توسعه ظرفیت بشر برای گره زدن کاربردی‌تر کمک کند. از آنجا که DNA، RNA و بسیاری از پروتئین‌ها بدون دخالت انسان گره می‌خورند، گره زدن به دست خودمان کمک می‌کند رفتار این مولکول‌های حیاتی را درک کنیم. 

گره‌ها بر اساس شمار محل تقاطع‌ها دسته‌بندی می‌شوند. Au6 ساده‌ترین نوع گره با سه محل تقاطع است و به سه‌پره (trefoil) معروف است. شیمیدان‌ها نمی‌توانند سفتی گره‌های مولکولی را به معنای فیزیکی اندازه‌گیری کنند، بنابراین از تعداد اتم‌ها در رشته گره‌دار، تقسیم بر تعداد محل تقاطع‌ها به عنوان شاخص استفاده می‌کنند. هر قدر تعداد اتم‌ها در هر محل تقاطع کمتر باشد، گره محکم‌تر است. 

Au6 که توسط تیمی از جمله پروفسور ریچارد پودفات از دانشگاه وِستِرن اُنتاریو تولید شده است، تنها ۵۴ اتم استقامت دارد. در حالی که قبلاً هیچ گره سه‌پره آلی با کمتر از ۷۶ اتم به دست نیامده بود. گره‌های بسیار بزرگ‌تر، با محل‌های تلاقی بسیار بیشتر، درجه سفتی کمتر از ۲۴ دارند، اما ۵۴ اتم Au6 و امتیاز سفتی ۱۸ به راحتی همه را شکست داده است. مدل‌های نظری حاکی از آنست که ۵۰ اتم احتمالاً برای یک گره، حداقل تعداد ممکن است. 

بیشتر گره‌سازی‌های مولکولی شامل ایجاد گره‌های پیچیده‌تر می‌شود، اما یک زیرشاخه فرعی خاص در تولید گره‌های محکم‌تر وجود دارد. گره‌های کوچک معمولاً با استفاده از یون‌های فلزی برای کشیدن زنجیره‌های مارپیچی به یک شکل هدفمند و سپس بیرون کشیدن فلزات برای ایجاد گره ساخته می‌شوند. این یک پیش‌نیاز برای ساخت پلاستیک‌های قوی‌تر و سبک‌تر است. 

مترجم: زهرا ذوالقدر