Sadece 54 atom uzunluğunda: İşte Dünyanın en küçük düğümü

Bilim insanları, [Au6{1,2-C6H4(OCH2CC)2}3{Ph2P(CH2)4PPh2}3] formülüyle kendi kendine birleşip düğüm oluşturan bir kimyasal geliştirdi ve bu sayede en küçük ve en sıkı moleküler düğüm rekorunu kırdı. Bu molekülün geliştiricileri, başlangıçta altı altın atomunu vurgulayarak molekülün tamamını Au6 olarak adlandırıyor.

Bir molekülün diğerlerini etkileme şekli yalnızca onu oluşturan elementlere değil, aynı zamanda bunların ne şekilde birleştiğine de bağlı. Karmaşık moleküller çok farklı şekillerde katlanabilir ve bazen bunlardan sadece biri istenen biyolojik etkileri üretebilir. Bu tür katlanmaları tahmin etmek ve kontrol etmek, bilimdeki en zor sorunlardan biri olarak kabul ediliyor ve bu sorunun çözümünde, bilgisayarlar, insanların yerini almaya başlıyor.

Düğümler bunun en uç noktasını temsil ediyor. Uzun ince atom şeritlerini bile düğümlemek kolay bir şey değil. Molekülleri düğümlemenin yollarını bulmak, insanlığın daha pratik düğümleme kapasitesinin geliştirilmesine yardımcı olabilir. DNA, RNA ve birçok protein insan müdahalesi olmadan düğümlendiğinden dolayı, bilim insanlarının kendi düğümlemelerini yapabilmesi, bu hayati moleküllerin davranışlarını anlamamıza yardımcı olabilir.

Düğümler geçiş sayısına göre sınıflandırılır. Au6, üç geçişli, önemsiz olmayan düğümün en basit türünü oluşturur ve yonca olarak bilinir. Kimyacılar moleküler düğümlerin sıkılığını fiziksel anlamda ölçemediklerinden dolayı, düğümlü iplikçikteki atom sayısını geçiş sayısına bölerek temsili olarak kullanırlar. Geçiş başına ne kadar az atom varsa, düğüm o kadar sıkı olur.

Western Ontario Üniversitesi’nden Profesör Richard Puddephatt’ın da aralarında bulunduğu bir ekip tarafından üretilen Au6’da yalnızca 54 atom bulunuyor. Bu, 69’luk bir önceki rekorla karşılaştırılırken, 76’dan az atomdan oluşan organik yonca düğümüne ulaşılamadı. Çok daha büyük düğümler ve çok daha fazla geçiş, 24’e kadar düşük sıkılık skorlarına ulaştı ancak Au6’nın 54 atomu ve 18’lik sıkılık skoru, şu ana kadar oluşturulanların tamamını kolayca geride bırakabiliyor. Teorik modeller bir düğüm için minimum 50 atomun olabileceğini öne sürüyor.

Au6, daha önceki çalışmalardan farklı şekilde yapıldı ve Puddephatt, New Scientist’e yaptığı bir açıklamada, bunun bir "kaza" olduğunu söyledi. Farklı moleküller içeren iki sıvıyı, birbirine bağlı ancak düğümlenmemiş, katenan adı verilen zincirlere sahip yapılar oluşturmak için karıştırıyorlardı. Ürünü incelemek için X-ışını kristalografisini kullanarak, katenanlardan bazılarının kendiliğinden yonca düğümleri halinde birleştiğini gördüler.

Puddephatt, “Altın asetilidler ve fosfin ligandlarının birçok kombinasyonunu yaptık ve bunlara daha önce hiç yonca düğümü oluşturmamıştı” dedi ve ekledi: “Bu durumda bunun olacağını tahmin etmemiştik, bu yüzden tesadüf oldu.”

Çalışma Nature Communications’da yayınlandı.