Исследователи случайно создали самый маленький в мире молекулярный узел

Группа исследователей недавно создала самый маленький и тугой молекулярный узел из когда-либо зафиксированных, что позволило ей попасть в Книгу рекордов Гиннесса.

Этот необычный узел состоит из 54 атомов, хитроумно соединенных между собой. Они образуют трилистник и представляют собой самый простой нетривиальный узел. Этот трилистник не имеет свободных концов и характеризуется непрерывной петлей, которая рисует захватывающие дуги в микроскопическом масштабе.

Этот самособирающийся «металлический узел», состоящий из золота, углерода и фосфора, официально известен под формулой [Au6{1,2-C6H4(OCH2CC)2}3{Ph2P(CH2)4PPh2}3], сокращенно Au6 — по шести составляющим его атомам золота. Создание таких молекулярных узлов требует точной инженерии на атомном уровне, что открывает путь к глубокому пониманию свойств и применения материалов в нанометрическом масштабе.

Отметим, что исследователи классифицируют узлы в зависимости от минимального количества пересечений, наблюдаемых при проецировании уменьшенной структуры узла на двумерную поверхность. В данном случае этот исключительный узел имеет КПО (коэффициента пересечения основания) всего 18, что ставит его на передний край исследований в этой области. Более низкий КПО указывает на более плотный узел.

Этот узел побил предыдущий рекорд 2020 года, установив новую планку в плане размера и компактности. Он также приближается к теоретическому пределу длины, основанному на предыдущих исследованиях, согласно которым узел должен содержать не менее 50 атомов.

Чем интересен этот узел?

Построение молекулярных узлов представляет значительный интерес в нескольких областях научных исследований из-за важной роли, которую они могут играть в структуре и функционировании молекул, а также в создании молекулярных материалов со специфическими свойствами.

Например, белки, являясь фундаментальными компонентами жизни, имеют разнообразные сложные трехмерные структуры. Создание молекулярных узлов позволяет лучше понять, как эти молекулы складываются и собираются, тем самым влияя на их биологические функции.

Некоторые молекулярные узлы также могут имитировать структурные мотивы, присутствующие в белках. Это позволяет получить важную информацию о том, как эти структуры влияют на клеточную биологию.

Молекулярные узлы также используются для проектирования передовых молекулярных материалов. Размер, форма и сложность этих структур могут быть изменены для получения специфических свойств получаемых материалов. Полученные материалы можно использовать в различных областях, таких как молекулярная электроника, катализ, нанотехнологии и разработка лекарств.

Наконец, создание молекулярных узлов позволяет исследовать фундаментальные концепции в химии, такие как химическая связь, молекулярная реактивность и молекулярные взаимодействия. Это помогает углубить наше понимание принципов, лежащих в основе органической и неорганической химии.

Отметим, что, с другой стороны, в 2019 году в самом большом человеческом узле участвовали 123 человека. Самый большой китайский узел, сделанный воспитанниками детского сада, превысил 39,6 м в высоту и 41,5 м в ширину.

Подробности этого научного достижения были опубликованы в журнале Nature Communications.