velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Упругие молекулы

Ученые нашли молекулы, которые после растяжения и возврата в начальное состояние оказываются меньше по размерам, чем до этого. Не считая того, они способны оставаться в так именуемом переходном состоянии, которое химики ранее не могли следить из-за его скоротечности, в 10-ки тыщ раз подольше.





Исследователи Стивен Крейг (Stephen Craig) и Джереми Ленхардт (Jeremy Lenhardt) систематически изучают разные полимеры в поисках молекул, которые могут понадобиться для сотворения «самовосстанавливающихся» материалов. Они уповают найти полимерные молекулы, способные при растяжении «запускать» некую хим реакцию, позволяя материалу чинить себя без помощи других.

Представьте для себя полиэтиленовую пленку, способную «зарастить» хоть какой прокол до этого, чем отверстие станет видно невооруженным глазом. Для этого молекулы по бокам повреждения должны каким-то образом поменять свои характеристики и начать действовать, создавая «мостики», затягивающие отверстие. (О материале, способном «исцелить себя» под действием солнечного света, читайте – «Исчезающие царапины», а о самовосстанавливающихся авто покрытиях – «Крыло против гвоздя»).

В поисках полимеров, владеющих полезными для решения этой задачки качествами, Ленхардт использовал установку, которая делает переменное давление раствора, содержащего молекулы полимера. Аппарат сжимает раствор с частотой 20 000 раз за секунду, вызывая возникновение крохотных пузырьков, которые «цепляют» концы молекул и растягивают их на миллиардную долю секунды.
«Вообразите две байдарки, связанные веревкой, - разъясняет Крейг. - Когда 1-ая из их заходит в зону порогов и ускоряется, веревка растягивается».




Ленхардт раз за разом повторял опыт, записывая свойства разных видов полимеров. Следя молекулы гем-дифлуороциклопропана (gem-difluorocyclopropane, gDGC) содержащие «кольцо» из атомов, он с удивлением нашел, что некие из молекул после выхода из «растянутого» состояния стали еще короче, чем были до растяжения.

Но это оказалось не единственной увлекательной особенностью gDGC. Эти молекулы также еще подольше обыденного оставались в «растянутом» состоянии 1,3-дирадикала. Когда молекула участвует в хим реакции, она проходит некоторое промежуточное состояние, и остается в нем от 10 до 100 фемтосекунд. Этот просвет времени очень маленький, чтоб можно было следить происходящее с молекулой, потому химики обязаны судить о переходных состояниях по тому, что было до и стало после. Но исследования Крейга и Ленхардта проявили, что наблюдаемые ими 1,3-дирадикалы и есть одно из этих мимолетных переходных состояний, в каких молекулы были захвачены на несколько наносекунд – в 10-ки тыщ раз подольше, чем обычно.

«Это возможно окажется окном, через которое можно посмотреть на молекулы в переходных состояниях, - гласит Крейг. – Мы можем удержать такие состояния довольно длительно, чтоб изучить их особенности с различных сторон». Ученые уже начали 1-ые исследования в этом направлении.

Переходное состояние характеризуется высочайшим уровнем энергии, а это конкретно то, чего система стремится избежать. Вот поэтому молекулы не задерживаются в переходном состоянии. Исследователям остается только догадываться, каким оно было. «Но может быть, в почти всех случаях гадать больше не придется», - гласит Ленхардт.

Результаты работы размещены в журнальчике Science.

По пресс-релизу Duke University.




Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments