Структуру молекули навчилися передбачати за допомогою мікроскопа

Фізики вперше змогли передбачити просторову структуру молекули, використовуючи покращену технологію атомної силової мікроскопії - тобто прямий метод спостереження. Робота учених із дослідницького центру IBM у Цюриху опублікована в журналі Nature Chemistry. Коротко вона описана на порталі Nature News.
За хімічною формулою речовини не завжди можливо передбачити, як саме розташовані атоми в її молекулах, оскільки нерідко відразу декілька конфігурацій виявляються енергетично вигідними. Для того, щоб визначати точну просторову структуру молекул, учені найчастіше використовують метод рентгенівської кристалографії. Із досліджуваної речовини вирощують кристал, опромінюють його рентгенівськими променями й аналізують картину їхнього розсіювання.
Цей метод дозволяє отримувати дуже точні "карти" молекул, проте він не є абсолютно універсальним, зокрема, тому що вирощування кристала є дуже складною процедурою, яка індивідуальна для кожної речовини (крім того, із деяких речовин до цього часу не вдається виростити кристали).
Автори нової роботи зуміли "розгледіти" структуру молекули органічного вуглеводня цефаландола А (cephalandole A) за допомогою безпосереднього спостереження. В основі технології лежала атомна силова мікроскопія (АСМ) - методика, заснована на "прощупуванні" атомів у молекулі за допомогою дуже тонкої голки. Голка ковзає над речовиною, що вивчається, атоми якої злегка відхиляють її в різні сторони, причому амплітуда відхилення залежить від близькості атомів та їхньої природи.
Минулого року той же колектив дослідників модифікував технологію АСМ, помітно поліпшивши її. Учені помістили на кінчик голки молекулу оксиду вуглецю CO, яка відносно стійка до дії сил Ван-дер-Ваальса, що знижували точність методу.
У ході нинішнього дослідження фізики змогли за допомогою покращеної технології побачити, як розташовані у просторі атоми в цефаландолі А - одному з метаболітів, що виділяється глибоководними бактеріями. До цього часу вчені не могли зробити вибір між чотирма можливими структурами. У ході експерименту фахівці досліджували молекули, "розпластані" на соляному кристалі, за допомогою своєї технології. У результаті їм вдалося відразу виключити два варіанти, а після додаткових розрахунків залишити тільки один. Ці результати збіглися з результатами, отриманими раніше за допомогою одного з непрямих методів.
Колеги дослідників по-різному поставились до результатів нової роботи. Критики відзначають, що рентгенівська кристалографія дозволяє однозначно вирішувати структуру молекул без будь-якої попередньої інформації про молекулу, а у нового методу такої "самодостатності" поки немає.
Отримана в ході дослідження новим методом картина молекули цефаландола А (зліва) і накладення на неї схематичної структури (справа). Зображення прес-служби IBM

Источник: Хрещатик - Київська мунiципальна газета | Прочитать на источнике