Φυσικοί παρατήρησαν άμεσα για πρώτη φορά δεσμούς υδρογόνου σε ένα μόριο

Για πρώτη φορά, φυσικοί αναφέρουν σε μια νέα μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Science Advances, ότι έχουν καταφέρει να παρατηρήσουν και να μελετήσουν λεπτομερώς τους δεσμούς υδρογόνου σε ένα μόνο μόριο.

Με μόνο ένα ηλεκτρόνιο και ένα μόνο πρωτόνιο, το υδρογόνο είναι το μικρότερο άτομο, όμως η δημιουργία του στα πρώτα στάδια σχηματισμού του σύμπαντος μας, το καθιστά το πιο άφθονο στοιχείο.

Η εξαιρετικά υψηλή αντιδραστικότητα του υδρογόνου σημαίνει ότι σχηματίζει εύκολα ενώσεις με σχεδόν όλα τα μη μεταλλικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων του οξυγόνου και του άνθρακα.

Μέχρι σήμερα, δεν ήταν δυνατή η διεξαγωγή φασματοσκοπικής ή ηλεκτρονικής μικροσκοπικής ανάλυσης του υδρογόνου και των δεσμών υδρογόνου σε μεμονωμένα μόρια, και οι μελέτες με τη χρήση μικροσκοπίας ατομικής δύναμης (AFM) δεν απέδωσαν ούτε σαφή αποτελέσματα.

Τώρα στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές αναφέρουν ότι κατάφεραν να χρησιμοποιήσουν μικροσκοπία ατομικής δύναμης υψηλής ανάλυσης, για τη μελέτη ατόμων υδρογόνου σε μεμονωμένες ενώσεις κυκλικών υδρογονανθράκων.

“Επιλέξαμε ενώσεις που η διαμόρφωση τους μοιάζει με εκείνη μιας έλικας”, αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους. “Αυτές οι έλικες, διατάσσονται σε μια επιφάνεια με τέτοιο τρόπο ώστε δύο άτομα υδρογόνου να δείχνουν πάντοτε προς τα πάνω. Αν το άκρο του μικροσκοπίου ατομικής δύναμης, το οποίο λειτουργεί με μονοξείδιο του άνθρακα, έρθει αρκετά κοντά σε αυτά τα άτομα υδρογόνου, σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου που μπορούν στη συνέχεια να μελετηθούν”.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι πολύ πιο αδύναμοι από τους χημικούς δεσμούς, αλλά είναι ισχυρότεροι από τις αλληλεπιδράσεις των διαμοριακών van der Waals. Οι μετρούμενες δυνάμεις και οι αποστάσεις μεταξύ των ατόμων οξυγόνου στην άκρη του μικροσκοπίου ατομικής δύναμης, και των ατόμων υδρογόνου με διαμόρφωση έλικας, αντιστοιχούν στους υπολογισμούς που οι ερευνητές διενήργησαν, γεγονός που δείχνει ότι η αλληλεπίδραση περιλαμβάνει σαφώς δεσμούς υδρογόνου.

Οι μετρήσεις επίσης σημαίνουν ότι οι πολύ ασθενέστερες δυνάμεις van der Waals και οι ισχυρότερες ιονικές δεσμεύσεις μπορούν να αποκλειστούν.

“Τα ευρήματα της μελέτης μας, μας προσφέρουν νέες τρόπους για τον εντοπισμό τρισδιάστατων μορίων όπως τα νουκλεϊνικά οξέα ή τα πολυμερή μέσω της παρατήρησης των ατόμων υδρογόνου”, αναφέρουν επίσης οι ερευνητές στη μελέτη τους.

Παραπομπές

Shigeki Kawai et al. Direct quantitative measurement of the C═O***H–C bond by atomic force microscopy. Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1603258

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *