افزایش پایداری مولکول‌های دارای پیوند طویل با نیروهای واندروالسی

یافته‌های اخیر محققان اروپایی در دو دانشگاه و آزمایشگاه ملی SLAC نشان می‌دهد که نیروی جاذبه میان بخش‌های دیگر یک مولکول می‌تواند موجب افزایش پایداری اتم‌های کربن شود. این یافته می‌تواند موجب بهبود طراحی‌های مولکولی و دارویی توسط دانشمندان شود.

قدرت پیوند میان دو اتم تعیین کننده مقدار پایداری و فعالیت یک مولکول است. با
تغییر این قدرت و مقدار دسترس بودن آن می‌توان خواص مولکول را تغییر داد. برای مثال
قدرت یک پیوند رابطه مستقیمی با طول آن دارد بنابراین با کشیدن این پیوند می‌توان
طول آن را از مقدار نرمالش بیشتر کرد و پیوند را تضعیف نمود. یافته‌های اخیر محققان
اروپایی در دو دانشگاه و آزمایشگاه ملی SLAC نشان می‌دهد که نیروی جاذبه میان
بخش‌های دیگر یک مولکول می‌تواند موجب افزایش پایداری اتم‌های کربن شود. این یافته
می‌تواند موجب بهبود طراحی‌های مولکولی و دارویی توسط دانشمندان شود.

جرمی داهی، از دانشگاه استنفورد، می‌گوید ما به‌دنبال درک بهتر این حقیقت هستیم که
چرا یک مولکول دارای پیوند بلند ناپایدار نیست. داهی این پروژه را با همکاری پیتر
شراینر از دانشگاه جاستوس لایبیگ آلمان و اندره فوکین از موسسه پلی‌تکنیک کیف در
اوکراین انجام داده است. نتایج این کار در نشریه Nature به چاپ رسیده است.
  

این پروژه روی آلکان‌ها انجام شده است، ترکیباتی که اتم‌های هیدروژن و کربن با
پیوند کووالانسی یگانه به هم متصل شده‌اند. البته می‌توان نتایج این تحقیق را به
دیگر مواد و مولکول‌ها نیز تعمیم داد. اتان، پروپان و اکتان آلکان‌هایی هستند که
دارای به ترتیب ۲، ۳ و ۸ اتم کربن هستند. همه این اتم‌ها با یک پیوند کووالانسی به
هم متصل شده‌اند. در دایاموندویز اتم‌های کربنی ‌به‌صورت چهار وجهی با استفاده از
پیوندهای کووالانسی به هم متصل هستند، همانند الماس.

در این تحقیقات دایاموندویزها را با هم ترکیب کرده و سه نوع آلکان جدید ساخته‌اند
که در آنها طول پیوند کربن-کربن بسیار طویل است. برای ایجاد یک دایاموندویز
توده‌ای، پیوند مرکزی باید بیش از مقدار نرمال کشیده شود به‌طوری که طول آن به بیش
از ۱٫۵۴ آنگستروم برسد. در این ترکیب طول پیوند کربن-کربن به ۱٫۷۰۴ آنگستروم می‌رسد
که طویل‌ترین پیوند میان اتم‌های کربن محسوب می‌شود.

این مولکول جدید به شکل بسیار عجیبی بسیار پایدارتر از آنکه تصور می‌شد، است.
تحقیقات پیشین نشان داده بود که آلکان‌هایی با پیوند کربن-کربن ۱٫۶۵ آنگسترومی
می‌توانند بیش از یک ساعت در دمای ۱۶۷ درجه سانتی‌گراد پایدار بمانند. در این
مولکول جدید پیوند میانی تنها زمانی که ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده شد، از هم
گسیخت.

دلیل این پدیده چیست؟ نتایج مطالعات اشعه ایکس، NMR و ترموگراویمتری نشان می‌دهد که
نیروی جاذبه میان دیگر بخش‌های مولکول موجب پایداری آن است. این نیرو‌های
واندروالسی موجب می‌شود بخش‌های مختلف مولکول یکدیگر را به جذب کرده و این مسئله
موجب پایداری مولکول می‌شود. پیش از این محققان هنگام بررسی پایداری مولکول،
نیروهای واندروالسی را نادیده می‌گرفتند اما نتایج این پروژه نشان داد که این
نیروها اهمیت زیادی دارند.