მეცნიერებმა შექმნეს ხელოვნური მოლეკულები, რომლებიც ნამდვილის მსგავსად მოქმედებენ

წყარო: Radboud University Nijmegen.

რეზიუმე:
მეცნიერებმა შექმნეს სინთეზური მოლეკულები, რომლებიც ნამდვილ ორგანულ
მოლეკულებს მოგვაგონებენ. მკვლევართა ჯგუფს ამჟამად უკვე შეუძლია
ხელოვნური მოლეკულების გამოყენებით, რეალური მოლეკულების ქცევის
მოდელირება.
რადბუდის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შექმნეს ხელოვნური მოლეკულები,
რომლებიც მოგვაგონებენ ნამდვილ ორგანულ მოლეკულებს. მკვლევართა
ჯგუფისთვის, ალექს ხაჩატურიანცისა და დანიელ ვეგნერის ხელმძღვანელობით,
ეხლა უკვე შესაძლებელია რეალური მოლეკულების ქცევის მოდელირება
ხელოვნური მოლეკულების გამოყენებით. ამგვარად, მათ შეუძლიათ შეცვალონ
მოლეკულების თვისებები, რაც ჩვეულებრივ რთული ან არარეალურია

ემილ სიერდა, რომელიც ხელმძღვანელობდა ამ ექსპერიმენტს რედბუდის
უნივერსიტეტში, აცსადებს: „რამდენიმე წლის წინ გვქონდა ეს გიჟური იდეა
კვანტური სიმულატორის შექმნის შესახებ. გვინდოდა შეგვექმნა ხელოვნური
მოლეკულები, რომლებიც ნამდვილ მოლეკულებს ემსგავსებოდა. ასე რომ, ჩვენ
შევიმუშავეთ სისტემა, რომელშიც შეგვიძლია ელექტრონების დაჭერა.
მოლეკულას ღრუბელივით აკრავს ელექტრონები და ჩვენ გამოვიყენეთ ეს
ელექტრონები ხელოვნური მოლეკულის ასაგებად.’ შედეგები, რომელიც გუნდმა
აღმოაჩინა, გასაოცარი იყო. სიერდა: „მსგავსება ჩვენს მიერ შექმნილ და რეალურ
მოლეკულებს შორის გასაოცარი იყო“.

მოლეკულების ცვლილებები
ალექს ხაჩატურიანცი, რედბუდის უნივერსიტეტის მოლეკულებისა და
მასალების ინსტიტუტის სკანირების ზონდის მიკროსკოპიის (SPM)
განყოფილების ხელმძღვანელი აცხადებს: „მოლეკულების შექმნა საკმაოდ
რთულია, მაგრამ ხშირად უფრო რთულია იმის გაგება, თუ როგორ რეაგირებენ
გარკვეული მოლეკულები, მაგალითად, როგორ იცვლებიან ისინი დახრის დროს
ან მათი სახეცვლილებისას.’ ის, თუ როგორ იცვლებიან და როგორ რეაგირებენ
მოლეკულები, წარმოადგენს ქიმიის საფუძველს. ეს იწვევს ქიმიურ რეაქციებს,
როგორიცაა წყლის წარმოქმნა წყალბადისა და ჟანგბადისგან. ჩვენ გვინდოდა
მოლეკულების სიმულაცია, რათა გვქონოდა საბოლოო ინსტრუმენტების ნაკრები
მათი ფორმირებისთვის, რაც რეალური მოლეკულებისთვის თითქმის
შეუძლებელია. ამგვარად, ჩვენ შეგვიძლია ვთქვათ რაღაც რეალური
მოლეკულებზე, მათი წარმოქმნის გარეშე, ან მათ წინაშე არსებულ
გამოწვევებთან გამკლავების გარეშე, როგორიცაა მათი მუდმივად ცვალებადი
ფორმა.’

ბენზოლი
ამ სიმულატორის გამოყენებით მკვლევარებმა შექმნეს ქიმიის ერთ-ერთი
ძირითადი ორგანული მოლეკულის ხელოვნური ვერსია: ბენზოლი. ბენზოლი
არის საწყისი კომპონენტი დიდი რაოდენობით ქიმიკატებისთვის, როგორიცაა
სტიროლი, რომელიც გამოიყენება პოლისტიროლის დასამზადებლად.
ხაჩათურიანცის განცხადებით: „ბენზოლის მიღებით, ჩვენ მოვახდინეთ
სახელმძღვანელო ორგანული მოლეკულის სიმულაცია და ავაგეთ მოლეკულა,
რომელიც შედგება არაორგანული ელემენტებისაგან“. უფრო მეტიც: მოლეკულები
10-ჯერ აღემატება მათ ნამდვილ ანალოგებს, რაც მათთან მუშაობას აადვილებს.
პრაქტიკული გამოყენება.

ამ ახალი ტექნიკის გამოყენება დაუსრულებლად შეიძლება. დანიელ ვეგნერი,
პროფესორის ასისტენტი SPM დეპარტამენტში: „ჩვენ მხოლოდ დავიწყეთ
წარმოდგენა იმისა, თუ რისთვის შეგვიძლია მისი გამოყენება. იმდენი იდეა
გვაქვს, რომ ძნელია გადაწყვეტილების მიღება – საიდან დავიწყოთ.“
სიმულატორის გამოყენებით, მეცნიერებს შეუძლიათ ბევრად უკეთ აღიქვან
მოლეკულები და მათი რეაქციები, რაც დაეხმარება ყველა იმ სამეცნიერო სფეროს,
რომლის წარმოდგენაც კი შესაძლებელია. ვეგნერი: „მაგ. ძალიან ძნელია ახალი
მასალის შექმნა სამომავლო კომპიუტერული მოწყობილობებისთვის.
სიმულირებული ვერსიის შექმნით, ჩვენ შეგვიძლია მოვძებნოთ გარკვეული
მოლეკულების ახალი თვისებები და ფუნქციონალობა და შევაფასოთ, ღირს თუ
არა რეალური მასალის დამზადება.“ შორეულ მომავალში, ყველაფერი შეიძლება
გახდეს შესაძლებელი: ქიმიური რეაქციების ეტაპობრივი გაგება, როგორც
შენელებული მოძრაობის ვიდეოში, ან ხელოვნური ერთმოლეკულიანი
ელექტრონული მოწყობილობების შექმნა, როგორიცაა ტრანზისტორის ზომის
შემცირება კომპიუტერის ჩიპზე. უფრო მეტიც, შემოთავაზებაა, რომ
გამოყენებულ იქნას კვანტური სიმულატორები, კვანტური კომპიუტერების
ნაცვლად. „მაგრამ წინ დიდი გზაა, ამჟამად ჩვენ ჯერ შეგვიძლია დავიწყოთ იმით,
რომ გავიგეთ მოლეკულების არსი, რაც აქამდე არასოდეს გვესმოდა“.