Рентгенівські знімки показали, як сусідні молекули змінюють рух радикалів
Дослідники з POSTECH і KAIST уперше зафіксували контакт радикалів із сусідніми молекулами через 100 пікосекунд після їх утворення.
Хіміки з Пхоханського університету науки й технологій (POSTECH) та Корейського передового інституту науки й технологій (KAIST) уперше безпосередньо спостерігали, як радикали взаємодіють із сусідніми молекулами. За допомогою рентгенівських імпульсів вони зафіксували «контактні комплекси», що виникають лише через 100 пікосекунд після появи радикала, пише Phys.org. Результати опублікували в Journal of the American Chemical Society.
Радикали, це молекули з неспареними електронами, тому вони надзвичайно швидко вступають у реакції. Саме ця властивість робить їх корисними для створення нових хімічних зв'язків, але водночас ускладнює контроль над процесом. Досі вчені знали, що зміна середовища навколо каталізатора впливає на результат реакції, однак сам момент контакту радикала з «сусідом» не вдавалося побачити через його швидкоплинність.
Щоб розгледіти цю мить, команда професора Кьон Хван Кіма застосувала метод time-resolved X-ray solution scattering (TR-XSS) на синхротроні в японському дослідницькому центрі KEK. Лазерні імпульси розщеплювали молекули йоду в розчинах бензену та мезитилену, утворюючи радикали, а рентгенівські промені знімали серію кадрів із контрольованою затримкою.
Радикали в двох розчинниках поводилися зовсім по-різному. У бензені, молекула якого має форму шестикутного кільця, радикал тримався біля краю кільця й швидко рухався по його периметру, ніби катався на каруселі. У мезитилені, де до бензенового кільця приєднані три метильні групи, радикал рухався переважно в напрямку без бічного відгалуження й лише у вузькому діапазоні. Як пояснюють дослідники, бензен поводився як зала з вільною розсадкою, а мезитилен, як зала з фіксованими місцями.
«Значення цього дослідження в тому, що ми перейшли від висновків про процес реакції за її кінцевими продуктами до прямого визначення структури короткоживучого контактного стану між радикалом і сусідньою молекулою», сказав професор Кім. На думку авторів, робота закладає основу для стратегій синтезу, які дадуть змогу точніше виробляти ефективні ліки та високопродуктивні матеріали, скеровуючи радикали лише до потрібних ділянок.
Джерела
- Phys.org: Same radical, different paths: X-ray snapshots reveal how neighboring molecules shape its movement
Фото: 123Duo3, Unsplash (Unsplash License)