სრულიად შემთხვევით, მეცნიერებმა ყველაზე პატარა და მჭიდრო კვანძი შეკრეს, რითაც გინესის მსოფლიო რეკორდების წიგნში შევიდნენ.
ეს საოცარი მიკროსკოპული ნასკვი სულ რაღაც 54 ატომს შეიცავს, რომლებიც ერთმანეთში სამჯერ არის გადაჯაჭვული და წარმოქმნიან დაბოლოების არმქონე მარყუჟს, რომელსაც სამყურა კვანძს უწოდებენ.
სამყურა ფორმის ეს კვანძი ყველაზე მარტივია არაბანალურ კვანძებს შორის და ფუნდამენტურია მათემატიკური კვანძების თეორიისთვის.
2020 წელს, ჩინელმა ქიმიკოსებმა 69-ატომიანი ჯაჭვი გაწვრთნეს, რომ საკუთარ თავში სამჯერ გადახლართულიყო ისე, რომ სამყურა კვანძი წარმოექმნა. ამჯერად, ამ რეკორდის მოსახსნელად, ძალები გააერთიანეს კანადის დასავლეთ ონტარიოს უნივერსიტეტისა ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის მკვლევრებმა.
როცა „უკანა გადაკვეთებთან“ ატომების პროპორცია მცირდება, მოლეკულური კვანძის სიმტკიცე იზრდება. 2020 წელს შექმნილი კვანძის სიმტკიცის გადაკვეთის კოეფიციენტი (BCR) 23 იყო.
ამჟამინდელ კვანძში ეს მაჩვენებელი 18-ია.
ორგანულ მოლეკულურ კვანძთა უმეტესობას BCR აქვს 27-33-ს შორის. მიუხედავად იმისა, რომ ექსპერტებმა დაზუსტებით არ იციან, ყველაზე პატარა რამხელა შეიძლება გააკეთონ ერთხვეულიანი კვანძები, კვანტური ქიმიური გამოთვლები მიუთითებს, რომ ყველაზე სტაბილური სამყურა კვანძის სტრუქტურა დაახლოებით 50 მოლეკულის სიგრძისაა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ძალიან ახლოს ვართ თეორიულ ზღვართან.
ამ მიღწევამ ექსპერტები ისტორიაში ყველაზე ახლოს მიიყვანა იმ მიკროსკოპულ კვანძებთან, რომლებიც ბუნებრივად წარმოქმნიან დნმ-ს, რნმ-ს და სხვადასხვა ცილებს ჩვენს სხეულში. ამას გარდა, თუ გავიგებთ, როგორ იქმნება ახალი ფორმები, მეცნიერები უკეთეს პლასტმასებსა და პოლიმერებს შექმნიან.
„მოლეკულური კვანძები, რომელთა სინთეზირებასაც მრავალი გამოწვევა ახლავს თან, მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ცილების სტრუქტურასა და ფუნქციაში, ასევე გამოსადეგია მოლეკულურ მასალებში, რომელთა თვისებებიც დამოკიდებულია კვანძოვანი სტრუქტურის ზომაზე“, – წერს მკვლევართა ჯგუფი.
მრავალი სხვა სამეცნიერო გარღვევის მსგავსად, ეს მიღწევაც იღბლიანი შემთხვევითობის წყალობით მოხდა. ქიმიკოსი რიჩარდ პუდეფჰატი დეტალებზე გამოცემა New Scientist-ს ესაუბრა.
პუდეფჰატი და მისი კოლეგები ლაბორატორიაში ლითონის აცეტილიდების შექმნაზე მუშაობდნენ, რომლებიც წარმოადგენს ალკინებს — ნახშირწყალბადების ტიპს, რომელთა დაბოლოებაშიც წყალბადია ამოღებული. ეს საბოლოო პროდუქტი ძლიერ გამოსადეგია, რადგან მეცნიერებს ქიმიურ რეაქციათა ჩატარებაში ეხმარება.
როდესაც ოქროს ოქროს აცეტილიდი ნახშირბადის სტრუქტურას, სახელად დიფოსფინ ლიგანდს მიუერთეს, ოქროს ჯაჭვის, ანუ კატენანის ნაცვლად, შემთხვევით წარმოიქმნა სამყურა კვანძი.
1989 წლის შემდეგ, ქიმიკოსები მოლეკულური კვანძების შეკვრას ცდილობენ, რისთვისაც ხვეული ჯაჭვები სასურველ სტრუქტურაში ლითონის იონებით მიჰყავთ.
მაგალითად, 2020 წელს, ქიმიკოსებმა იმ დროისთვის ყველაზე მჭიდრო კვანძი ლითონის ატომების გამოყენებით შეკრეს, რომლებიც მოლეკულური ხვეულების „დასაკეცად და გადასაბმელად“ გამოიყენეს. პროცესის ბოლოს, როდესაც ლითონის ეს ატომები ამოიღეს, კვანძი გაიხსნა.
ოქროს ახალი კვანძი სხვანაირია, რადგან ის თავად იკვრება.
„საკმაოდ რთული სისტემაა და ვაღიარებთ, არ ვიცით, როგორ ხდება“, — ამბობს პუდეფჰატი.
მას და მის კოლეგებს იმედი აქვთ, რომ მათი კვანძი ძლიერ მოტივატორი გახდება ამ მიმართულებით კვლევებისა, რათა შეიქმნას უფრო მტკიცე, თვითაწყობადი სტრუქტურები.
კვლევა Nature Communications-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია New Scientist-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
