Новый рекорд: химики создали из золота самый тугой узел в истории

Он состоит из 54 атомов.

В журнале Nature Communications были представлены результаты нового исследования химиков из Китая и Канады. Сообщается, что ученые смогли случайно создать микроскопический узел, который состоит всего из 54 атомов. Эти атомы трижды скручиваются и переплетаются в петлю без свободных концов, известную как узел-трилистник. Такая форма является простейшим узлом, лежащим в основе математической теории узлов, пишет ScienceAlert (перевод - «Фокус»).

4 года назад китайские химики смогли создать узел из пересекающихся трижды цепочек атомов, с образование узла-трилистника, который состоял из 69 атомов. Теперь же китайские и канадские ученые смогли побить этот рекорд.

Новое открытие было сделано абсолютно случайно. Ученые работали над созданием ацетилинидов металлов, которые представляют собой разновидность углеводородов под названием алкины. Когда химики соединили ацетилинид золота с другим углеродным соединением под названием дифосфиновый лиганд, то неожиданно для себя ученые создали узел-трилистник вместо цепочки или катенана.

В 2020 году ученые создали самый тугой на тот момент узел используя атомы металлов, чтобы сложить и переплести молекулярную нить. Когда эти атомы металла удаляются в конце процесса, узел невозможно развязать. Но новый узел из золота отличается тем, что он собирается сам. Ученые говорят, что довольно сложная система, и они пока точно не знают, как это происходит.

По словам химиков, по мере того как соотношение атомов к обратным пересечениям уменьшается, прочность молекулярного узла становится сильнее. Например, узел, созданный 4 года назад, имел коэффициент пересечения цепочек 23. Но новый самый тугой узел в истории имеет коэффициент пересечения 18. Вообще большинство органических молекулярных узлов имеют коэффициент пересечения от 27 до 33. Считается, что наиболее стабильная структура узла-трилистника может содержать 50 атомов, поэтому ученые приблизились к этому теоретическому пределу.

Результаты нового исследования приближают ученых созданию микроскопических узлов, которые естественным образом образуются в ДНК, РНК и различных белках тела человека. Также это достижение улучшает понимание того, как новейшие формы узлов помогут ученым создавать более качественные пластмассы и полимеры.

Авторы исследования надеются, что их узел обеспечит сильную мотивацию для создания подобных структур и даже более тугих узлов путем самостоятельной сборки в будущем.