Ученые впервые в истории сделали снимки водородных химических связей

 |  | 13 oктября 2013 | Нoвoсти нaуки и тexники
Учeныe впeрвыe в истoрии сдeлaли снимки водородных химических связей

Используя технологии атомно-силовой микроскопии (Atomic Force Microscopy, AFM) с чрезвычайно высокой разрешающей способностью китайские исследователи впервые в истории науки получили достаточно четкие снимки, на которых видны молекулярные структуры, содержащие водородные химические связи. Следует заметить, что вышеупомянутые водородные связи играют ключевую роль в окружающем нас мире, что обуславливает повышенный интерес к ним со стороны ученых-химиков, биологов и биохимиков. Именно за счет этих связей формируются двойные цепочки молекул ДНК, и за счет водородных связей вода приобретает свои уникальные свойства.

Химики описывают водородную связь как силы притяжения между атомом водорода, соединенным с электроотрицательным атомом одной молекулы с электроотрицательным атомом другой молекулы. И химикам известно как должна выглядеть такая связь, правда, чисто на теоретическом уровне. До последнего времени никому еще не удавалось увидеть водородную связь воочию, но благодаря усилиям ученых из китайского Национального центра нанотехнологий и нанонаук, каждому из интересующихся этим людей представилась такая возможность.

Для того, чтобы сделать такой снимок, китайские ученые использовали бесконтактный атомно-силовой микроскоп, который своим высокочувствительным зондом способен зарегистрировать проявление даже самых слабых сил. Ученые пришлось сделать множество снимков молекул различных веществ, выбирая из них те, которые имеют форму, позволяющую зонду микроскопа уловить влияние слабой силы водородной связи. В конце концов, в качестве подопытной молекулы была выбрана молекула 8-оксихинолина (8-hydroxyquinoline), достаточно сложного органического соединения, которая была помещена на медную поверхность.

Съемка изображений производилась в два этапа. На первом этапе был получен грубый снимок всей молекулы 8-оксихинолина, охлажденной до температуры близкой к абсолютному нулю. Используя этот снимок, ученые приблизительно установили местонахождение искомых водородных связей и произвели повторное более медленное сканирование с более высокой разрешающей способностью именно интересующих их мест, что дало четкую картину сил водородных связей, которые в обратном случае просто «утонули» в шумах обычных ковалентных химических связей. Более того, знание точного местоположения водородных связей позволило ученым произвести даже их съемку и при комнатной температуре.

Некоторые из ученых до сих пор считают, что водородным связям присущи некоторые аспекты и свойства обычных ковалентных связей, что не совсем вписывается в существующие теории. Полученные снимки водородных связей, наряду с другими достижениями в этой области позволят ученым пролить свет на загадки водородных связей и на их роль в фундаментальных процессах, происходящих внутри всего живого на земном шаре.