酷搜科技 科技杂谈 只有54个原子长!中国创造出世界上最小、最紧的结

只有54个原子长!中国创造出世界上最小、最紧的结

如果您平时用绳子打过最简单的结,您就一定会知道越细的绳子打出的结越牢固,越不容易解开,如果是粗绳子的话,通常需要复杂的结才能变得足够牢固。

但是这个绳子可以细到什么程度呢?化学家告诉你,它可以细到只剩原子——直接用细长分子来“打结”。

本月中国科学院的科学家和国外团队合作,打破了世界上最最小、最紧结的世界纪录,他们创造了一个仅由54个原子组成的化学分子,而该分子打了个结。

这个分子的化学式为 [Au 6 {1,2-C 6 H 4 (OCH 2 CC) 2 } 3 {Ph 2 P (CH 2 ) 4 PPh 2 } 3 ]。

普通人很难记住这种化学式,不过化学家将整个分子称为Au6——因为该分子由六个金原子开始。

只有54个原子长!中国创造出世界上最小、最紧的结

分子其实可以形成几种不同的结,通常以交叉点的数量进行分类.

比如Au6,它的原子缠绕三圈,形成一个三个结点的交错环,没有末端,这种就被称为三叶形,这是最简单的分子结,也是能够实现最紧、最小分子结的方式。

实际上,化学家无法从物理意义上测量这些分子结的紧密度,他们是使用打结链中的原子数除以交叉数来判定结的紧密度的,这个比值越小就被认为它越紧密,而不用管它打结的地方具体是什么样的原子或几个原子。

Au6其主链中只有54个原子,这个是目前原子数最少的分子结单链.

在Au6之前,世界最紧的结记录其实也是由中国科学家创造的,它是由 69 个原子组成的三叶形分子。

另外,Au6的原子数比交叉数为18(54:3),这个值也是目前最低的。

大部分这类无机分子这个比值是在24以内,而这类有机分子是通常介于27到33之间,这意味着它很难比无机的更紧密。

所以,Au6理所当然的成为了目前最最最小、最紧的分子结。

只有54个原子长!中国创造出世界上最小、最紧的结

你可能还想知道,这种结还能更小或更紧吗?

其实,现在化学家们还不确定三叶形的结极限在哪里,但是量子化学计算表明,最小的三叶形结构约为50个原子,这意味着目前已经很接近极限值了。

但是,化学家们追求分子结的极限有意义吗?或者咱们国家现在打破这个纪录有意义吗?

这个问题,一方面是人类一直都在追求事物的极限,这是我们天性使然,也是这种天性让我们这个物种走到了今天。

但是,研究这种分子结并不是只是在追求极限值,而是它确实是有用的。

一个分子影响其他分子的方式不仅取决于它的组成元素,还取决于这些元素所呈现的形状。

复杂的分子可以通过多种方式折叠,有时只有其中一种会产生我们所需的效应。

所以,寻找使分子打结的方法可以帮助热人类寻找到一些非常潜在的特殊材料,或许它会很有用。

不仅如此,我们体内的DNA、RNA 和各种蛋白质都自然形成微观结,如果我们了解打结原理,就可以帮助我们了解这些重要分子的行为,这对现代医学都将会有重大作用。

其实,科学家现在知道,蛋白质结构和功能取决于打结结构的大小,所以追求这个极限值是非常有必要的。

不过,预测和控制打结被认为是科学中最困难的问题之一,现在化学家对此依然知之甚少,Au6的发现其实是一次意外,科学家是无意中创造了它。

但无论如何,为咱们得科学家点赞吧,许多科学突破其实都是一次次令人高兴的意外。

报道原文:https://www.sciencealert.com/chemists-have-just-tied-the-tightest-knot-ever-made-of-just-54-atoms

(来源:快科技)

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