شیمیدان‌ها به تازگی به شکل کوچکترین و محکم‌ترین گره دنیا را ایجاد کرده‌اند که فقط از ۵۴ مورد ساخته شده است.
به گزارش ایسنا، دانشگاه وسترن انتاریو و آکادمی علوم چین به طور تصادفی کوچکترین و محکم‌ترین گره را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند در کتاب‌های جهانی گینس ثبت شود.
این درهم‌تنیدگی میکروسکوپی قابل توجه شامل تنها 54 مورد است که سه بار به دور خود پیچیده و به حلقه‌هایی در هم پیچیده تبدیل می‌شوند که به آن «گره سه‌پره» می‌گویند.
این شکل که شبیه به گیاه شبدر سه برگی است، ساده ترین گره است و برای نظریه گره های بنیادی ریاضی است.
شیمیدانان چینی در سال ۲۰۲۰ زنجیره‌های متشکل از ۶۹ اتم را طوری قرار دادند تا سه بار از خود عبور کنند و سه‌پره را تشکیل دهند. اکنون پژوهشگران دانشگاه وسترن انتاریو در کانادا و آکادمی علوم چین با یکپارچه‌سازی شده‌اند و این رکورد را با ایجاد یک گره سه‌پره ۵۴ اتمی شکسته‌اند.
گفتنی است که با کاهش نسبت اتم‌ها نسبت به شاخص «تلاقی برگشتی»، قدرت گره مولکولی قوی‌تر می‌شود. گره ایجاد شده در سال ۲۰۲۰ دارای نسبت تلاقی برگشتی(BCR) ۲۳ بود، در حالی که نسبت به برگشتی گره ۱۸ است. مجموعه گره های مولکولی علی دارای BCR بین ۲۷ تا ۳۳ هستند.
در حالی که پژوهشگران مطمئن هستند که چقدر می‌توان به ساخت این گره‌های تک رشته‌های کوچک و محکم ادامه داد، محاسبات شیمیایی کوانتومی نشان می‌دهد که پایدارترین ساختار سه‌پره حدود ۵۰ مولکول طول دارد. به این معنی است که ما در حال نزدیک تر شدن به حد نظری این زمینه هستیم.
این شاهکار جدید، پژوهشگران را بیش از هر زمان دیگری به گره‌های میکروسکوپی می‌دهند که به طور طبیعی در دی‌انان، آران‌های و پرورش‌دهنده‌های مختلف در بدن ما می‌شوند، نزدیک می‌شوند. علاوه بر این، شکل‌گیری جدیدترین گره‌ها را می‌توان در ساخت پلاستیک‌ها و پلیمرهای بهتر کمک کرد.
پژوهشگران می‌گویند: گره‌های مولکولی که آنها را ایجاد می‌کنند، بسیاری از چالش‌ها را به همراه دارند، می‌توانند نقش مهمی در ساختار و عملکرد دستگاه داشته باشند و همچنین در مواد مولکولی مفید هستند که خواص آنها به اندازه آنها باشد.
مانند بسیاری از پیشرفتهای علمی، این یکی نیز یک اتفاق مبارک است. ریچارد پودفات شیمیدان این اتفاقی را شرح داده است.
پودفات و همکارانش در دانشگاه وسترن انتاریو روی ایجاد استیلیدهای فلزی در آزمایشگاه کار می‌کردند که آلکین‌ها (نوعی هیدروکربن با هیدروژن حذف شده از انتهای آن) بودند. این محصول نهایی بسیار مفید است، زیرا می‌تواند در انجام واکنش‌های شیمیایی آلی کمک کند.
پژوهشگران هنگام اتصال استیلید طلا با ساختار کربن دیگری به نام لیگاند دی‌فسفین، به طور غیرمنتظره‌ای به جای یک زنجیره طلا یا کاتنان (catenane)، یک گره سه‌پره ایجاد کردند.
شیمیدانان در سال ۱۹۸۹ سعی در ایجاد گره‌های مولکولی با هدایت زنجیره‌های مارپیچ به ساختار نظر با یون‌های فلزی دارند.
برای مثال در سال ۲۰۲۰، شیمیدان‌ها با استفاده از فلزات برای «تا کردن و درهم‌تنیدگی» رشته مولکولی، محکم‌ترین گره سه‌پره آن زمان را ایجاد کردند. وقتی این فلزات در پایان روند حذف می‌شوند، باز نمی‌شود.
این جدیدترین گره فلزی از طلای متفاوت است، زیرا خود را می‌کند.
پودفات که در دانشگاه وسترن انتاریو کار می‌کند، می‌گوید: این یک سیستم کاملاً پیچیده است و صادقانه بگویم، ما نمی‌دانیم چگونه اتفاق می‌افتد.
او و همکارانش امیدوارند که گره آنها انگیزه‌ای قوی برای دنبال کردن ساختارهای مشابه و قوی‌تر در آینده ایجاد کند.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
انتهای پیام