Фізики вперше поглянули на зв'язок, який пов'язує більшу частину нашого Всесвіту

University of Basel, Department of Physics

Швейцарські і японські фізики нарешті вперше спостерігали водневий зв'язок. Це досягнення дозволить нам зрозуміти один із самих основних елементів природи, а також структури, які є результатом водневих зв'язків, включаючи нашу власну ДНК.

Назад до основ

Водень є одним з найбільш поширених елементів у світі - складаючи 75 відсотків всієї видимої матерії, і більше 90 відсотків всіх атомів у Всесвіті. У той же час, водневі зв'язки є одними з найбільш слабких молекулярних зв'язків, як відомо, відбуваються між атомами. Таким чином, ці зв'язки важко помітити, набагато менше досліджень.

Як вчені намагаються зрозуміти, номер один елемент в періодичній таблиці, здатність бачити водневі зв'язку є те, що вони тільки мріяли. Але тепер це стало реальністю.

Дослідники з університету швейцарського Нанонаука інституту Базеля, у співпраці з колегами з Японії, опублікували статтю в журналі Science Авансів деталізації, як їм вдалося отримати чітке зображення водневих зв'язків, використовуючи те, що називається атомно-силовий мікроскоп (АСМ) - яка представляє собою скануючий зондовий мікроскоп з дуже високою роздільною здатністю, здатної візуалізацією і вимірювань крихітних сил, як у водню.

«Атом водню - найменший і найпоширеніший атом - має величезне значення у фізиці й хімії», пишуть дослідники в абстрактних їх папері. «Хоча багато методів аналізу були застосовані до його вивчення, безпосереднє спостереження атомів водню в молекулі залишається в значній мірі недослідженим.»

Використовуючи з'єднання, відомі як propellanes - тому що, так, вони нагадують пропелери - дослідники змогли виміряти силу і відстань між атомом кисню і двох атомів водню (компоненти води). Вони були виявлені з використанням АСМ, який був зроблений надзвичайно чутливим до водню, додаючи шар окису вуглецю на його кінчику. Окис вуглецю потім формується зв'язок з наконечником з propellane з'єднань. Саме цей зв'язок, дослідники вивчили і подібні встановлені розрахунки водневих зв'язків.

Як ви ніколи не бачили їх раніше

Вчені не змогли вивчити водневі зв'язку, тому що, крім їх слабкої природи роблять їх дуже уразливими і легко ламаються, атоми водню, також як малі, як атоми могли б отримати. Не варто недооцінювати ці водневі зв'язку, однак, оскільки вони відіграють ключову роль у багатьох чудес природи. Воднева зв'язок відіграє важливу роль в доданні води своїх властивостей, наприклад.

Якщо ви хочете йти особисто і близько, водневі зв'язки зберегти структуру подвійної спіралі ДНК разом, ставши будівельними блоками для життя будівельних блоків. Таким чином, це дослідження може пролити нове світло на нашій генетичній структурі. «Наші розрахунки підтверджують ... підпис спрямованої зв'язку, характерні для дуже слабкою зв'язку водню», пишуть дослідники в дослідженні. «Безпосереднє вимірювання взаємодії з атомом водню, відкриває шлях для ідентифікації тривимірних молекул, таких як ДНК і полімери.»

Розуміння самого основного атомних зв'язків природи відкриває нові можливості в розумінні фізики нашого світу. «[H] ydrocarbons є одним з найрізноманітніших і функціоналізованих продуктів в центрі машинобудування, хімії і життя, і водень часто вирішальну роль в їх функції,» додав швейцарська команда. Це дослідження може бути першим кроком для приведення вивчення матеріального світу до наступного рівня.

Посилання: ScienceAlert - Останні, Наука Аванси, Університет Базеля - Нанонауки