(伊琳娜·帕尔米纳/盖蒂图片社)
科学家们意外地打成了有史以来最小、最紧的结,超越了吉尼斯世界纪录的榜首位置。
这种非凡的微观缠结仅包含 54 个原子,这些原子扭转三圈,形成一个称为“交错环”的交错环。‘三叶’打结,没有松散的末端。
这种“三叶草”形状是最简单的不平凡的结,它是数学的基础纽结理论。
2020年,中国化学家训练有素的69 个原子的链交叉三次形成三叶形。现在,加拿大西安大略大学和中国科学院的研究人员联手打破了这一纪录。
随着原子与“反向交叉”的比例减小,分子结的强度变得更强。2020年创建的结有一个主干交叉比(BCR)共 23 个。
当前结的 BCR 为 18。
大多数有机分子结的 BCR 介于 27 到 33 之间。虽然专家不确定它们可以继续形成单链结多小或多紧,但量子化学计算建议最稳定的三叶形结构大约有 50 个分子长,这意味着我们正在慢慢接近理论极限。
最近的这一壮举让专家们比以往任何时候都更接近我们体内 DNA、RNA 和各种蛋白质中自然形成的微观结。 更重要的是,了解最新的结是如何形成的可以帮助科学家制造更好的塑料和聚合物。
“分子结的合成提出了许多挑战,但它可以在蛋白质结构和功能以及有用的分子材料中发挥重要作用,其特性取决于打结结构的大小,”解释研究人员团队。
像许多科学突破一样,这是一次令人高兴的意外。 化学家理查德·普德法特告诉亚历克斯·威尔金斯在新科学家偶然事件是如何发生的。
普德法特和他的同事们正在致力于创造金属乙炔化物在实验室里,它们是炔烃– 一种碳氢化合物 – 从末端除去氢。 这种最终产品非常有用,因为它可以帮助科学家进行有机化学反应。
当将乙炔金与另一种称为二膦配体的碳结构连接时,该团队出乎意料地创造了一个三叶结而不是金链,或者链烷烃。
自1989年起,化学家一直试图通过以下方式打结分子结引导螺旋链与金属离子形成所需的结构。
2020年例如,化学家通过使用金属原子来“打结当时最紧的三叶结”折叠并缠绕“分子链。当这些金属原子在过程结束时被移除时,这个结就无法解开。
最新的黄金“金属纽扣”与众不同,因为它可以自行组装。
“这是一个相当复杂的系统,老实说,我们不知道它是如何发生的,”在西安大略大学工作的普德法特说,告诉新科学家。
他和他的同事们希望他们的结将“为未来追求类似但希望更坚固的自组装结构提供强大的动力”。
该研究发表于自然通讯。