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.
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.
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.
