محققان میزان تغییر رنگ کایرالی را تنظیم می کنند

مولکول های کایرال می توانند خواص عملکردی بسیار متفاوتی داشته باشند در حالی که فرمول های شیمیایی یکسان و ساختارهای تقریباً یکسانی را به اشتراک می گذارند. ساختار مولکولی دو نوع مولکول کایرال – به اصطلاح انانتیومرها – تصاویر آینه ای از یکدیگر هستند، که در آن نمی توان یکی را روی دیگری قرار داد، بیش از اینکه دست راست شما از جلو به عقب در سمت چپ شما جا بیفتد. در حالی که بسیاری از مولکول‌های کایرال به‌طور سنتی به‌عنوان چپ‌دست یا راست‌دست در نظر گرفته می‌شوند، مولکول‌های کایرال مبتنی بر مارپیچ می‌توانند در پاسخ به تغییرات محیطی تغییر کنند.

اکنون محققان به رهبری شیگهیسا آکین از دانشگاه کانازاوا نشان داده اند که چگونه تغییرات محیطی همچنین می تواند این فرآیند وارونگی کایرال را تسریع یا کند کند و یک سیستم سوئیچینگ قابل برنامه ریزی با زمان جدید را ارائه دهد. تحقیق این است منتشر شده در دفتر خاطرات پیشرفت علمی.

محققان مطالعه خود را بر روی فلزات رمزنگاری (R₆)-LNi₃یک مولکول آلی شامل اتم های فلزی در سلولی مانند ساختار مولکولی که می تواند به یکی از دو شکل ممکن وجود داشته باشد، که به عنوان نوع P یا M توصیف می شود (به ترتیب راست و چپ) (شکل 1). در شکل خالص آن (R₆)-LNi₃ دارای نسبت ترجیحی نوع P به نوع M 12:88 است.

با شروع نسبت 50:50، مولکول‌ها بین یک شکل و شکل دیگر با ترجیح دادن به نوع M برای رسیدن به این نسبت، چرخش می‌کنند. محققان این تغییر نسبت را با استفاده از MRI ​​و طیف‌سنجی دایره‌ای دو رنگ اندازه‌گیری کردند. با این حال، اضافه کنید فلز قلیایی در حفره سلولی و این ترجیح ممکن است تغییر کند.

با افزودن یون های فلز قلیایی به محلول (R₆)-LNi₃ محققان می توانند آن را تایید کنند یون های فلزی به راحتی با متالوکیپت ها و از تغییرات در امضای طیف سنجی مولکول ها مرتبط است. علاوه بر این، یون محدود نیز نسبت ترجیحی را با حاشیه و با نرخی تغییر می دهد که بستگی به فلز قلیایی استفاده شده دارد.

محققان نرخ ها و نسبت های مختلف را به تفاوت در ثابت های اتصال نه تنها بین یون فلزی و دو شکل مولکول، بلکه یک ثابت اتصال مجازی برای مولکول عبوری بین این دو نسبت دادند. اتصال بین یون سزیم و مولکول نوع P بیش از 20 برابر بیشتر از نوع M است، بنابراین محلول در نهایت به نسبت بالاتری از نوع P با نسبت P:M 75:25 بیشتر تغییر می‌کند. ساعت 21

نسبت نهایی با یون روبیدیم مشابه بایاس نوع P است و به نسبت کمی پایین تر یعنی 72:28 می رسد، اما تنها در 100 دقیقه. با یون پتاسیم، نسبت تعادل دوباره در 68:32 کمتر بود، اما تنها در یک دقیقه، سه مرتبه قدر سریعتر از یون سزیم رسید (شکل 2). محققان این سرعت را به ثابت بزرگ اتصال مجازی به مولکول گذرا نسبت دادند.

با یون های کوچکتر – لیتیوم و یون های سدیم– نوع مولکولی ترجیحی در واقع تغییر نکرد، اما نسبت نهایی بسیار سریعتر به دست آمد. این اولین باری است که محققان نشان می‌دهند که چنین وارونگی کایرال را می‌توان با تنظیم محیط مولکول‌ها تسریع و کاهش داد.

این تحقیق ممکن است بینش جدیدی در مورد توسعه یک ساعت مولکولی قابل برنامه ریزی با زمان و بر اساس تقاضا برای نسل جدید فن‌آوری‌های شیمیایی، محققان نتیجه‌گیری می‌کنند و به عنوان فناوری‌های احتمالی آینده به یک دستگاه حافظه با زمان قابل کنترل برای پردازش اطلاعات شیمیایی و همچنین حسگرهای کایرال اشاره می‌کنند که انتخاب‌پذیری آنها بسته به شرایط قابل برگشت است.