РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Возвратный механизм: Упругие молекулы

Ученые обнаружили молекулы, которые после растяжения и возврата в исходное состояние оказываются меньше по размерам, чем прежде. Кроме того, они способны оставаться в так называемом переходном состоянии, которое химики ранее не могли наблюдать из-за его скоротечности, в десятки тысяч раз дольше.
Возвратный механизм: Упругие молекулы

Исследователи Стивен Крейг (Stephen Craig) и Джереми Ленхардт (Jeremy Lenhardt) систематически изучают различные полимеры в поисках молекул, которые могут пригодиться для создания «самовосстанавливающихся» материалов. Они надеются обнаружить полимерные молекулы, способные при растяжении «запускать» некоторую химическую реакцию, позволяя материалу ремонтировать себя самостоятельно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Представьте себе полиэтиленовую пленку, способную «зарастить» любой прокол прежде, чем отверстие станет видно невооруженным глазом. Для этого молекулы по краям повреждения должны каким-то образом изменить свои свойства и начать действовать, создавая «мостики», затягивающие отверстие. (О материале, способном «исцелить себя» под действием солнечного света, читайте — «Исчезающие царапины», а о самовосстанавливающихся автомобильных покрытиях — «Крыло против гвоздя»).

В поисках полимеров, обладающих полезными для решения этой задачи свойствами, Ленхардт использовал установку, которая создает переменное давление раствора, содержащего молекулы полимера. Аппарат сжимает раствор с частотой 20 000 раз в секунду, вызывая появление крошечных пузырьков, которые «цепляют» концы молекул и растягивают их на миллиардную долю секунды. «Вообразите две байдарки, связанные веревкой, — объясняет Крейг. — Когда первая из них входит в зону порогов и ускоряется, веревка растягивается».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ленхардт раз за разом повторял эксперимент, записывая характеристики различных видов полимеров. Наблюдая молекулы гем-дифлуороциклопропана (gem-difluorocyclopropane, gDGC), содержащие «кольцо» из атомов, он с удивлением обнаружил, что некоторые из молекул после выхода из «растянутого» состояния стали гораздо короче, чем были до растяжения.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Но это оказалось не единственной интересной особенностью gDGC. Эти молекулы также гораздо дольше обычного оставались в «растянутом» состоянии 1,3-дирадикала. Когда молекула участвует в химической реакции, она проходит некое промежуточное состояние, и остается в нем от 10 до 100 фемтосекунд. Этот промежуток времени слишком короткий, чтобы можно было наблюдать происходящее с молекулой, поэтому химики вынуждены судить о переходных состояниях по тому, что было до и стало после. Однако исследования Крейга и Ленхардта показали, что наблюдаемые ими 1,3-дирадикалы и есть одно из этих мимолетных переходных состояний, в которых молекулы были захвачены на несколько наносекунд — в десятки тысяч раз дольше, чем обычно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Это может оказаться окном, через которое можно взглянуть на молекулы в переходных состояниях, — говорит Крейг. — Мы можем удержать такие состояния достаточно долго, чтобы изучить их особенности с разных сторон». Ученые уже начали первые исследования в этом направлении.

Переходное состояние характеризуется высоким уровнем энергии, а это именно то, чего система стремится избежать. Именно поэтому молекулы не задерживаются в переходном состоянии. Исследователям остается только догадываться, каким оно было. «Но возможно, во многих случаях гадать больше не придется», — говорит Ленхардт.

Загрузка статьи...