مشاهده‌ی مستقیم اتصال منواکسید کربن به پورفیرین

پژوهشگران موفق شدند برای اتصال مولکول‌های گاز روی پورفیرین کبالت و آهن، ساز و کاری را ارائه کنند که می‌توان از آن در ساخت حسگرهای شناساگر گاز الهام گرفت. یکی از دستاوردهای آنها در این پروژه آن است که موفق شدند فرایند اتصال گاز منواکسید کربن را مشاهده کنند.

پژوهشگران موفق شدند برای اتصال مولکول‌های
گاز روی پورفیرین کبالت و آهن، ساز و کاری را ارائه کنند که می‌توان از آن
در ساخت حسگرهای شناساگر گاز الهام گرفت. یکی از دستاوردهای آنها در این
پروژه آن است که موفق شدند فرایند اتصال گاز منواکسید کربن را مشاهده کنند.

منواکسید کربن گاز فوق‌العاده سمی است که به‌دلیل متصل شدن به سایت‌های
اکسیژن در هموگلوبین برای بدن خطرناک است. از اینساز و کار می‌توان در ساخت
حسگرهای شناساگر این گاز خطرناک الهام گرفت. محققان دانشگاه صنعتی مونیخ با
همکاری همتایان خود در دانشگاه لیون و بارسلونا، ساز و کاری را برای اتصال
مولکول‌های گاز به پورفیرین کبالت و آهن ارائه کردند. آنها در تحقیقاتشان
به پدیده‌ای جدید برخوردند که آن را نشریه‌ی Nature Chemistry به چاپ
رساندند.

ساز و کار اتصال اکسیژن به متالوپورفیرین، فرایند بسیار حیاتی در تنفس است.
برای ساخت حسگری در این زمینه، درک ساز و کار اتصال چنین مولکول کوچکی به
مرکز فلز کمپلکس‌شده، اهمیت زیادی دارد. دانشمندان از این حلقه‌های
پورفیرین با اتم مرکزی کبالت یا آهن استفاده کردند. آنها سطح نقره یا مس را
با این مواد پوشش دادند. مهم‌ترین ویژگی پورفیرین انعطاف‌پذیری پیکربندی آن
است. هر یک از این پیکربندی‌ها، تأثیر منحصربه‌فردی روی عملکرد آن دارد.
دانشمندان انتظار داشتند که به هر اتم فلز مرکزی تنها یک مولکول منواکسید
کربن متصل باشد؛ اما تصاویر STM گرفته‌شده نشان می‌دهد که دو مولکول گاز
میان اتم فلز مرکز و اتم‌ها نیتروژن کناری قرار گرفته‌است. مولکول پورفیرین
به شکل زین درآمده و مولکول گاز روی آن سوار است.
 

محاسبات نشان می‌دهد شکل هندسی این زین
اهمیت زیادی دارد، همچنین شکل زین، حتی پس از اتصال دو مولکول گاز به
پورفیرین تغییر نمی‌کند. دانشمندان امیدوارند که به مدل جدیدتری برای این
فرایند برسند.

زمانی که دانشمندان به جای منواکسید کربن از یک گاز با پیوند قوی‌تر نظیر
منواکسید نیتروژن استفاده کردند، پورفیرین عکس‌العمل دیگری از خود نشان داد.
یک مولکول از این گاز مستقیماً به اتم مرکزی متصل شد. این موضوع تأثیر
بسزایی روی ساختار الکترونیکی مولکول‌های حمل‌کننده گذاشته و منجر به صاف
شدن زین می‌شود؛ بنابراین پورفیرین واکنش متفاوتی داده که این خود می‌تواند
قابلیت‌‌‌های کاربردی مختلفی داشته باشد.

یکی از محققان این پروژه می‌گوید که چیز جدیدی که ما به آن دست‌ یافتیم این
بود که برای اولین بار توانستیم این ساز و کار را در مقیاس مولکولی مشاهده
کنیم. ما توانستیم یک مولکول را از یک پورفیرین به پورفیرین دیگر منتقل
کنیم. این گروه قصد دارد تا فرایند‌های فیزیکی و شیمیایی روی سطح و درون
این نانوساختارها را توضیح دهد. زمانی که این سؤالات پاسخ داده شود، آنها
با چالش‌های جدیدی همچون تأثیر اتم مرکزی چقدر خواهد بود؟ اتصال مولکول
چقدر پیکربندی مسطح را تغییر می‌دهد؟، روبه‌رو خواهند بود.