• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy po raz pierwszy obserwują wiązanie tlenku węgla

    28.01.2011. 16:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    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

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

    Pompa orbitronowa - rodzaj pompy jonowo-sorpcyjnej z gorącą katodą. W pompie tej znajdują się :tytanowy pręt na potencjale około 4 kV względem katody, umieszczona w specjalnej osłonie termokatoda (wykonana tak, że katoda nie "widzi" tytanowego pręta i obudowa metalowa pompy, na potencjale około -70V względem katody. Elektrony emitowane z katody orbitują wokół tytanowego pręta, jonizując po drodze cząsteczki gazu. Elektrony bombardują pręt tytanowy i grzeją go, co powoduje powstanie par tytanu. Pary te osiadają na obudowie pompy. Wskutek ujemnego potencjału tej obudowy osiadają na nim jony dodatnie, które zamieniają się w molekuły gazu. Molekuły te są "zamurowywane" w naparowującej się warstwie tytanu.

    Drganie charakterystyczne pewnej grupy atomów – takie drganie normalne molekuły, w którym amplitudy wychyleń zrębów (rdzeni) atomowych należącej do jednego ugrupowania (grupy funkcyjnej) są istotnie większe niż amplitudy wychyleń pozostałych zrębów. Innymi słowy, drganie pewnego ugrupowania znajdującego się w molekule ma decydujący wkład w drganie o tej charakterystycznej częstości. Jako dobry przykład służy drganie rozciągające grupy hydroksylowej. Jest to drganie o częstotliwości z zakresu 3500 do 4000 cm, w którym zręby atomowe tlenu i połączonego z nim bezpośrednio wodoru drgają z dużo większą amplitudą niż zręby pozostałych pierwiastków tworzących molekułę.

    Drganie charakterystyczne pewnej grupy atomów – takie drganie normalne molekuły, w którym amplitudy wychyleń zrębów (rdzeni) atomowych należącej do jednego ugrupowania (grupy funkcyjnej) są istotnie większe niż amplitudy wychyleń pozostałych zrębów. Innymi słowy, drganie pewnego ugrupowania znajdującego się w molekule ma decydujący wkład w drganie o tej charakterystycznej częstości. Jako dobry przykład służy drganie rozciągające grupy hydroksylowej. Jest to drganie o częstotliwości z zakresu 3500 do 4000 cm, w którym zręby atomowe tlenu i połączonego z nim bezpośrednio wodoru drgają z dużo większą amplitudą niż zręby pozostałych pierwiastków tworzących molekułę.

    1-Azetyna – organiczny związek chemiczny należący do nienasyconych związków heterocyklicznych. 1-Azetyna zbudowana jest z pierścienia, w skład którego wchodzą trzy atomy węgla, oraz jeden atom azotu, który pełni w pierścieniu rolę heteroatomu. 1-Azetyna jest jednym z dwóch izomerów azetyny, w którym wiązanie podwójne występuje pomiędzy atomem azotu i atomem węgla.

    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

    Dodano: 28.01.2011. 16:49  


    Najnowsze