پژوهشگران انگلیسی پدیده‌ی اثر ایزوتوپ در مولکول‌های منفرد به‌دام‌افتاده در نانورآکتورهای غشایی را مشاهده کردند.
مشاهده‌ی اثر ایزوتوپ در مولکول منفرد
پژوهشگران انگلیسی پدیده‌ی اثر ایزوتوپ در
مولکول‌های منفرد به‌دام‌افتاده در نانورآکتورهای غشایی را مشاهده کردند.
اثر ایزوتوپی، ابزاری کلیدی برای توضیح سازوکارهای واکنش است و یافته‌ی
جدیدی است که می‌تواند منجر به روش‌های ارزشمندی برای مطالعه‌ی واکنش‌های
شیمیایی شود.
اثر ایزوتوپ، تغییر سرعت واکنش در نتیجه‌ی حضور اتم‌های ایزوتوپ واکنش‌گر
است.
گروه مطالعاتی هاگان بایلی در دانشگاه آکسفورد قبلاًَ نشان داده‌اند که
می‌توان نانورأکتوری را با چیدن پروتئین‌ها در میان غشای لیپیدی دولایه و
در نتیجه شکل دادن روزنه‌ای نانومتری، به‌وجود آورد که جریان یون‌ها از این
روزنه قابل اندازه‌گیری است. مولکول‌ها می‌توانند در روزنه به‌دام افتاده،
واکنش دهند. تغییر خواص گونه‌های مولکولی در روزنه با تغییر جریان یونی
نسبت عکس دارد که با دقت کمتر از یک میلی‌ثانیه قابل اندازه‌گیری است.
پژوهشگران در آزمایش اخیر، نانوروزنه‌ای را
در میان گروهی از تیول‌ها ایجاد کردند، سپس یک مولکول کینون را معرفی کردند
که با تیول واکنش داده، ترکیب واسط اولیه را ایجاد می‌کند که به‌دنبال آن،
محصول نهایی ایجاد می‌شود. در این حالت، دو سیگنال جریان یونی متفاوت به
دست می‌آید. در صورتی که اتم دوتریم به جای هیدروژن روی حلقه کینون باشد
و آزمایش تکرار شود، تبدیل محصولات به میزان قابل توجهی کندتر انجام می‌شود،
زیرا واکنش نیازمند شکستن پیوندهای C-H یا (C-D) است؛ این همان اثر
ایزوتوپ است.
نکته‌ی مهم این است که به‌دلیل تشکیل ترکیبات واسط و محصول در این روش به‌طور
پی در پی، اثر ایزوتوپ در هر مرحله قابل مشاهده است. اثر ایزوتوپ زمانی مهم
است که در محدوده‌ی سرعت انجام واکنش اتفاق بیفتد. شناسایی شکستن پیوندهای
ایزوتوپ در نقاطی از واکنش که محدودکننده‌ی سرعت نیستند، ابزار قدرتمندی
برای گسترش مطالعات اثر ایزوتوپ است.
بایلی با بیان این که این روش محدودیت‌هایی نیز دارد، آن را پیش‌زمینه‌ی
مهمی برای یک اصل علمی دانست و افزود:«این نوع شیمی مولکول منفرد تا حدی
جدید است و ما در جستجوی آن هستیم که چه کاری می‌توان انجام داد. به‌نظر
می‌رسد که با این روش می‌توان به اطلاعاتی دست یافت که با انجام واکنش‌های
توده‌ای به‌دست نمی‌آیند».
دیوید والت، پژوهشگر واکنش‌های مولکول‌های منفرد در دانشگاه تافتس آمریکا،
با بیان این‌که این پژوهش، شیمی مولکول‌های منفرد را وارد مرحله‌ی جدیدی
می‌کند، افزود: «نتایج نشان می‌دهد که اطلاعات حاصل از اندازه‌گیری‌های
مولکول منفرد، مشابه با حالت توده‌ای است».
یان ویلیامز، پژوهشگر دانشگاه بث انگلیس که در زمینه‌ی سازوکارهای واکنش
تحقیق می‌کند، اشاره می‌کند که اگرچه نویسندگان مقاله بر تمایز روش
تک‌مولکولی خود نسبت به مطالعات کلی تأکید می‌کنند؛ اما میانگین اندازه‌های
به دست‌آمده برای واکنش هر تک‌مولکول، در روش آنها، همانند «میانگین کلی»
اثرات ایزوتوپی است که به‌وسیله‌ی دانشمندان شیمی محاسباتی برای مقایسه با
نتایج روش‌های تجربی به دست آمده‌است.
پژوهشگران نتایج تحقیقات خود را در مجله‌ی Nature Chemistry منتشر
نموه‌اند.
