Cel mai strâns nod din lume este făcut din doar 54 de atomi

Cercetătorii au legat întâmplător cel mai strâns nod făcut vreodată, depășind recordul din Cartea Recordurilor Guinness.

Remarcabila încâlcitură microscopică conține doar 54 de atomi care se răsucesc de trei ori într-un buclă împletită numită nod „trifoi”, fără capete libere. Acest model în formă de „trifoi” este cel mai simplu dintre nodurile netriviale și este fundamental pentru teoria matematică a nodurilor.

• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?
• Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?

În 2020, chimiștii din China au instruit o catenă de 69 de atomi să treacă de trei ori peste ea însăși pentru a forma trifoiul. Acum, cercetătorii de la University of Western Ontario (Canada) și de la Academia Chineză de Științe și-au unit forțele și au doborât acel record.

Pe măsură ce raportul dintre atomi și „suprapuneri” scade, rezistența nodului molecular crește. Nodul creat în 2020 are un raport de suprapuneri (BCR) de 23. Nodul actual are un BCR de 18.

Chimiștii au legat cel mai strâns nod din lume

Cele mai multe noduri moleculare organice au un BCR cuprins între 27 și 33. Deși experții nu sunt siguri cât de mici sau de strânse pot face nodurile cu un singur șir, calculele cuantice sugerează că structura trifoiului cea mai stabilă are aproximativ 50 de molecule, ceea ce înseamnă că ne apropiem de limita teoretică, scrie Science Alert.

Reușind să creeze cel mai strâns nod, experții sunt aproape ca niciodată de nodurile microscopice care se formează natural în ADN, ARN și diverse proteine din corpul nostru. Mai mult, înțelegerea modului în care se formează noul nod i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să construiască plastice și polimeri mai buni.

„Nodurile moleculare, a căror sinteză prezintă multe provocări, pot juca roluri importante în structura și funcția proteinelor, precum și în materiale moleculare utile, ale căror proprietăți depind de dimensiunea structurii noduroase”, explică echipa de cercetători.

Un „accident” fericit

Ca în multe alte descoperiri științifice, aceasta a fost o întâmplare fericită. Chimiștii, conduși de Richard Puddephatt, au fost ocupați cu crearea de acetylizi metalici în laborator, care sunt alchini (un tip de hidrocarbură) cu hidrogen îndepărtat de la capăt. Acest produs final este foarte util, deoarece îi poate ajuta pe oamenii de știință să efectueze reacții chimice organice.

Atunci când conectau acetilida de aur cu o altă structură de carbon numită ligand difosfin, echipa a creat neașteptat un nod „trifoi” în loc de o catenă de aur. Încă din 1989, chimiștii încearcă să lege noduri moleculare ghidând lanțuri elicoidale într-o structură dorită cu ajutorul ionilor de metal.

În 2020, de exemplu, chimiștii au legat cel mai strâns nod trifoi de atunci utilizând atomi de metal pentru a „plia și împleti” șirul molecular. Atunci când acești atomi de metal sunt îndepărtați la sfârșitul procesului, nodul nu poate fi dezlegat.

Cel mai nou „metallaknot” de aur este diferit pentru că se asamblează singur. „Este un sistem destul de complicat și, sincer, nu știm cum se întâmplă”, a declarat Puddephatt. El și colegii săi speră că nodul lor va „oferi o motivație puternică pentru a urmări structuri similare, dar, sperăm, mai robuste, prin auto-asamblare” în viitor.

Studiul actual a fost publicat în Nature Communications.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii români au intrat în Cartea Recordurilor după ce au descoperit cel mai mare lac din istorie

Bateriile cuantice s-ar putea încărca mai repede schimbând regulile cauzalității

O baterie care stochează energia în pietre? Un start-up crede că o poate realiza!

Noua măsurătoare a bosonului Higgs, cea mai precisă făcută vreodată