پژوهشگران در انگلستان و آلمان از مکانیسم تشکیل خودبخودی یک چرخ مولکولی بزرگ از جنس اکسید مولیبدن که یکی از قابلتوجهترین ساختارهای خوآراء در شیمی است، پرده برداشتند. به نظر میرسد این کشف دارای مفهوم مهمی در دستکاری واکنشهای خودآرایی و ایجاد راههای جدیدی برای معماریهای مولکولی مفید باشد.
راز نانوچرخهای بزرگ حل شد
پژوهشگران در انگلستان و آلمان از مکانیسم تشکیل خودبخودی یک چرخ مولکولی بزرگ از جنس اکسید مولیبدن که یکی از قابلتوجهترین ساختارهای خوآراء در شیمی است، پرده برداشتند. به نظر میرسد این کشف دارای مفهوم مهمی در دستکاری واکنشهای خودآرایی و ایجاد راههای جدیدی برای معماریهای مولکولی مفید باشد.
حدود شانزده سال پیش آچیم مولر و همکارانش در دانشگاه بیلفلد آلمان نشان دادند که مخلوط سادهای از مولیبدات سدیم، آب و یک عامل کاهنده در محیط با pH پایین، به صورت خودبخود چرخهای مولکولی اکسید مولیبدن را تشکیل میدهند. این چرخها که اندازهشان حدود ۴ نانومتر است، بیش از یک مرتبه بزرگی از ساختارهایی که قبلاً دیده شدهبودند بزرگترند و نوع منحصربفردی از مولکولها را تشکیل میدهند که کاربردهای بالقوه فراوانی از جمله در علم مواد و علم نانو دارند. به هرحال مکانیسم تشکیل خودبخودی چرخهای مولکولی مخفی و ناشناخته مانده بود.
اکنون، لیکرونین از دانشگاه گلاسگو انگلستان و همکارانش با انجام این واکنش در یک محفظه جریانی، از این راز پرده برداشتند. بدین ترتیب که مواد واکنشدهنده با جریان ثابتی وارد محفظه شدند. شدت جریان ثابت مواد واکنشدهنده ورودی به محفظه، موجب ایجاد حالت پایدار شده و در نتیجه محصولات اولیه واکنش در نزدیکی نقطه ورودی، تجمع میکنند.
این پژوهشگران در این قسمت از محفظه، بلورهایی را دیدند که از محلول رسوب میکردند. کریستالوگرافی با پرتو (X) نشان داد که این بلورها، دیسکهای مسطح با ۱۸۶ اتم مولیبدن هستند که بعداً مشاهده شد از ۳۶ اتم مولیبدن مرکزی در داخل نانوچرخ حفرهداری شامل ۱۵۰ اتم مولیبدن، تشکیل شدهاند.
کرونین میگوید: نمونه اولیه نانوچرخ مولیبدنی، دارای بار منفی بسیار بزرگ با ۲۸ الکترون احیاءشده بود. در حالیکه ما در نظر داشتیم چرخهای مولکولی با ۲۰ الکترون احیاءشده در سیستم جریانی رشد دهیم. ما آن را بیشتر احیاء کردیم و با کمال شگفتی دیدیم که دو دسته بلور جدید تشکیل گردید.
یک دسته از نانوچرخهای مولیبدنی توخالی تشکیل شدهبود و دسته دیگر شامل ۳۶ خوشه مولیبدنی در مرکز بود.
نتایج این تحقیق در مجلهی Science منتشر شدهاست.
