Как молекулы нарушают законы симметрии при кристаллизации?

В 2022 году группа исследователей под руководством химика Карла-Хайнца Эрнста из научного центра Empa совершила удивительное открытие в области молекулярной кристаллизации. Наблюдая за процессом кристаллизации молекул на серебряной поверхности, ученые обнаружили формирование необычных непериодических узоров.
Как молекулы нарушают законы симметрии при кристаллизации?
Изображение носит иллюстративный характер

Феномен получил название «Проблема Эйнштейна» (не имеющая отношения к знаменитому физику) и связан с образованием неповторяющихся структур при замощении поверхностей. Первый «прото-узор» такого типа был открыт Дэвидом Смитом в 2022 году.

Ключевым аспектом исследования стало изучение хиральности – «зеркальности» органических молекул. Докторант Ян Фойгт вместе с коллегами исследовал особую молекулу, способную менять свою хиральность при комнатной температуре. Результаты были опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Хиральность играет критическую роль в фармацевтической промышленности – более 50% современных лекарств являются хиральными соединениями. Биомолекулы, включая аминокислоты, сахара и белки, обладают специфической хиральностью, причем неправильная «зеркальность» может сделать лекарство неэффективным или даже опасным.

В ходе экспериментов молекулы формировали треугольники различных размеров, содержащие от 2 до 15 молекул на каждой стороне. Эти треугольники образовывали неправильные спирали на поверхности. В каждом эксперименте доминировал определенный размер треугольников, сопровождаемый треугольниками на размер больше и меньше.

Физические принципы этого явления связаны со стремлением молекул к максимально плотному покрытию серебряной поверхности. Хиральность вызывает небольшое смещение на краях треугольников, а дефекты создают центры спиралей. Баланс энергии и энтропии определяет формирование конечного узора.

Это открытие может иметь важные последствия для развития новых направлений в физике, особенно в изучении поведения электронов на апериодических поверхностях. Требуются дальнейшие исследования под воздействием магнитных полей на различных поверхностях.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка