Naukowcy po raz pierwszy obserwują wiązanie tlenku węgla :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Nareszcie! Naukowcy zaglądają do wnętrza molekuł

Przedsiębiorcy i chemicy uzgadniają nową normę dla bioaktywnych molekuł

Nowe dane na temat kluczowej molekuły uczestniczącej w rozwoju organizmów

Pojawiające się właściwości cytoszkieletu - od molekuł do komórek, Sant Feliu de Guixols, Hiszpania

Eksperci: mniej CO2 powstaje przy wydobyciu gazu łupkowego niż węgla

Naukowcom, których prace są finansowane ze środków unijnych, po raz pierwszy udało się zaobserwować bezpośrednio wiązanie tlenku węgla z metaloporfirynami - proces, który zostanie teraz wykorzystany przez zespół badawczy do wyjaśnienia procesów fizycznych i chemicznych zachodzących na powierzchniach i w nanostrukturach. Badania zostały częściowo dofinansowane z projektu MOLART (Architektura metalosupramolekularna ograniczona powierzchnią - w stronę nowej chemii koordynacyjnej na potrzeby projektowania funkcjonalnych nanosystemów), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla doświadczonych naukowców o wartości 2,57 mln EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Mechanizmy wiązania tlenu z metaloporfirynami to proces niezbędny do życia organizmom oddychającym tlenem. Poznanie sposobu, w jaki małe molekuły gazu wiążą się chemicznie z kompleksem metalu ma również istotne znaczenie w katalizie czy wdrażaniu czujników chemicznych. Analizując mechanizmy wiązania naukowcy wykorzystali pierścienie porfirynowe z centralnym atomem kobaltu lub żelaza i powlekli tymi substancjami powierzchnię wspomagającą z miedzi lub srebra.

Istotnym parametrem porfiryn jest ich elastyczność konformacyjna. Wyniki ostatnich badań pokazały, że każda specyficzna konfiguracja geometryczna metaloporfiryn ma odmienny wpływ na ich funkcjonalność. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy naukowcy z Technische Universitaet Muenchen (TUM) w Niemczech spodziewali się, że nastąpi wiązanie osiowe zaledwie jednej molekuły tlenku węgla (CO) z centralnym atomem metalu. Jednakże szczegółowe eksperymenty za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej ujawniły, że w rzeczywistości między centralnym atomem metalu a dwoma przeciwległymi atomami azotu połączyły się dwie molekuły gazu.

Zdaniem zespołu badawczego z TUM decydującym komponentem jest siodełkowaty kształt molekuł porfiryn, w których molekuły gazu zajmują pozycję jeźdźca. Znaczenie geometrii siodełka ujawniło się w obliczeniach modelowych przeprowadzonych przez Marie-Laure Bocquet z Uniwersytetu Lyon we Francji. Jej analizy pomogły naukowcom poznać szczegóły nowego trybu wiązania. Badaczka wykazała również, że kształt molekularnego siodełka pozostaje praktycznie niezmieniony, nawet po tym, kiedy nastąpi wiązanie dwóch molekuł gazu z porfirynami.

Porfiryny reagowały rozmaicie, kiedy naukowcy zastąpili CO silniej wiążącym tlenkiem azotu (NO). Zgodnie z oczekiwaniami wiąże się od bezpośrednio z centralnym atomem, aczkolwiek tylko jedna molekuła wpasowuje się w każdy pierścień porfirynowy. Ma to poważny wpływ na elektronową strukturę molekuły nośnej, a charakterystyczne siodełko ulega spłaszczeniu - wyjaśniają naukowcy. Porfiryny reagują zatem całkowicie odmiennie na różne rodzaje gazu, co ma istotne znaczenie dla potencjalnych zastosowań, takich jak czujniki.

Dr Willi Auwaerter, jeden z autorów z TUM, wyraził swoją radość z odkryć stwierdzając, że "nowością jest to, że tak naprawdę po raz pierwszy obserwowaliśmy ten mechanizm na poziomie molekularnym". Dodał, iż "możemy nawet wybiórczo przesuwać pojedyncze molekuły gazu z jednej porfiryny do drugiej".

Zespół stawia sobie obecnie za cel wyjaśnienie fizycznych i chemicznych procesów na powierzchniach i w nanostrukturach. Po udzieleniu odpowiedzi na te fundamentalne pytania, naukowcy podejmą wyzwanie i przystąpią do badania szeregu zagadnień, a mianowicie: Jak silny jest wpływ centralnego atomu? W jaki sposób wiązanie zmienia się w płaskich konformacjach? W jaki sposób takie systemy mogą być wykorzystane do wdrażania katalizatorów i czujników poprzez kontrolowane przenoszenie ładunków?

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Wiązanie - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania bocznego orbitali atomowych d. Kształt tego wiązania wyznacza orbital molekularny , o takiej samej symetrii jak orbital atomowy d. Wiązania delta są najczęściej spotykane w związkach metaloorganicznych. Niektóre związki rutenu i molibdenu zawierają wiązanie poczwórne między atomami metalu o strukturze . pełny tekst

Wiązanie S-glikozydowe rodzaj wiązania glikozydowego, siarkowy analog wiązania N- i O-glikozydowego. Wiązanie S-glikozydowe, podobnie jak wiązanie C-glikozydowe, wykazuje dużą odporność na hydrolizę enzymatyczną. Ponadto wprowadzenie atomu siarki zamiast tlenu znacząco wpływa na konformację części cukrowej cząsteczki. pełny tekst

Wiązanie C-glikozydowe rodzaj wiązania glikozydowego, które łączy anomeryczny atom węgla węglowodanu w formie pierścieniowej z atomem węgla innego związku. Wiązania C-glikozydowe są z reguły znacznie odporniejsze na degradację enzymatyczną niż wiązania N- i O-glikozydowe. Do rzadko naturalnie występujących związków zawierających tego typu wiązanie należą C-nukleozydy, np. pseudourydyna i antybiotyk showdomycyna. Otrzymano szeroką gamę C-nukleozydów syntetycznych znajdujących zastosowanie w chemii medycznej i biologii chemicznej. pełny tekst

Wiązanie - wiązanie chemiczne powstałe w wyniku nakładania bocznego orbitali atomowych (oprócz s). Kształt tego wiązania wyznacza orbital molekularny . Przy opisie wiązania w indeksie dolnym lub po spacji podaje się jakie orbitale tworzą dane wiązanie, np. d-d, p-p*, gdzie * oznacza orbital antywiążący. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".