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

19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка