Найден способ увидеть ход химических реакций на молекулярном уровне
© SLAC National Accelerator Laboratory
Сотрудники Токийского университета создали новый метод для исследования хода химических реакций. Он позволяет фиксировать стадии процесса на молекулярном уровне, что в конечном итоге позволяет лучше контролировать каждый этап. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.
«В 2007 году физики смогли реализовать мечту более чем 200-летней давности — они научились видеть отдельные атомы, — отметил ведущий автор исследования Эйити Накамура. — Но на этом все не закончилось. Наша исследовательская группа вышла за пределы этой мечты и создала видео химических процессов на молекулярном уровне, чтобы зафиксировать их мельчайшие детали».
С помощью обычных аналитических методов, таких как спектроскопия и кристаллография, можно получить много информации о результатах химических процессов. Но что происходит во время них, во многом остается неизвестным. Однако химикам иногда гораздо важнее знать, по какому именно пути идет реакция, чтобы понимать, каким веществом и когда стоит воздействовать на процесс, чтобы, например, получить другой, более нужный продукт.
Переходные стадии сложных химических реакций трудно изучать, так как существует множество промежуточных процессов, которые происходят между их началом и концом. В принципе, и раньше можно было видеть отдельные стадии, но на самом деле было невозможно выделить продукты на каждой из них и зафиксировать их изменения со временем. Накамура и его научная группа потратили более десяти лет на решение этой проблемы и разработали метод, называемый молекулярной электронной микроскопией.
Запечатленное формирование кубической молекулы кристалла металл-органического каркаса
© Nakamura et al/Nature Communications
Для выделения и закрепления определенных молекул команда использовала специально модифицированную углеродную нанотрубку. Она «зацепляла» проходящую молекулу и удерживала ее на месте, но принципиально не мешала протеканию реакций с ее участием. Таким образом, каждая стадия реакции будет проходить на кончике нанотрубки, которая, в свою очередь, удерживается на месте в фокусе электронного микроскопа. Измерения таким методом можно проводить в режиме реального времени и получить в конечном итоге видео химического процесса.
По словам ученых, это только первый шаг к способности точно контролировать химический синтез. Такую возможность химики называют «рациональным синтезом». С ее помощью надеются в будущем создавать синтетические минералы и лекарства.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.