Yük Durumu Değişen Moleküller İlk Kez Görüntülendi

MICHELLE STARR

Dünyanın en gelişmiş mikroskop teknolojilerini kullanan bilim insanları, yük durumu değişen moleküllerin görüntülerini anbean yakaladılar. Bunu yapmak için ise; elektron ekleyip çıkararak, dört molekülün yapısındaki değişimleri doğrudan gözlemlemişler.

Zürih’teki IBM Araştırma Merkezi’nde çalışan kimyacı Leo Gross şöyle söylüyor: “Tekil moleküllerin yüklenme esnasındaki yapısal değişimlerini, eşi görülmemiş bir çözünürlükte tahlil etmeyi başardık”

“Buradan elde edilen bilgiler, moleküler yük işlevinin bazı gizemlerini ortaya çıkarıyor çünkü bu işlev, biyolojinin enerjiyi nasıl dönüştürüp ilettiğiyle ilgili.”

Sağ tarafta, sahte renkli molekül biçimlerini görebilirsiniz. (IBM)

Araştırma takımı, bu iş için atomik kuvvet mikroskobisini kullanmış. Bu mikroskop yöntemi, bir dirseğin serbest ucunda yer alan keskin uçlu bir sonda aletinden meydana geliyor. Sonda aleti, yüzeye doğru alçalıp yön değiştiriyor ve bunu tekrar tekrar yapıyor.

Alet bunu yaparken, dirsek ise kabarık yüzeyde hareket ettikçe bükülüyor ve bir lazer de bu bükülme sırasında meydana gelen ince değişimleri tespit ediyor. Bu şeyler kaydediliyor ve sonda aletinin taradığı şeyin bir görüntüsü oluşturuluyor. Bilim insanları, bu şekilde optik araçlarla görülemeyecek kadar küçük olan şeylerin görüntüsünü çıkarabiliyorlar.

Dolayısıyla, dört molekül tipi (azobenzen, pentasen, tetrasianokinodimetan [TCNQ] ve porfin); hiçbir dış etkenin sonuçları etkilememesi için soğuk bir vakum odasında mikroskop altına alınmış.

Bir sodyum klorid tabakasının üzerine bir adet molekül yerleşleştirilmiş ve ardından, sondaj aleti üzerinden ufak bir gerilim gönderilip, moleküle bir seferde bir elektron aktarılmış.

Gross ile meslektaşları, yük kontrol etmeye yarayan bu yöntemi daha önce geliştirip, 2015 yılında yayınlanan bir makalede anlatmışlar. Kullandıkları görüntüleme yöntemini de 2009 yılında anlatmışlar.

Ancak takım, bu yeni çalışmada; bu iki yöntemi birleştirmenin bir yolunu bulmuş ve aynı anda hem molekülleri görüntüleyip, hem de yükü kontrol etmiş.

Dört molekülün tümünü, şu dört durumun ikisinde veya daha fazlasında görüntülemişler: Pozitif (bir elektron eksik iken), nötr (proton ve elektron miktarı aynıyken), negatif (bir elektron fazlayken) ve çift negatif (iki elektron fazlayken). Dört molekülün tamamı da, yükte meydana gelen değişimlere farklı tepki vermiş.

Aşağıdaki videoda; porfin molekülleri bu kontrollü şartlarda elektron kaybettiği zaman, moleküllerin nasıl şekil değiştirdiğini kendi gözlerinizle görebilirsiniz.

Azobenzen molekülü, fiziksel olarak bükülmüş. Pentasen molekülünde ise; molekülün bölgeleri, ilave elektronlar sebebiyle daha tepkisel hale gelmiş. Yükün değiştirilmesi, TCNQ’nun atomları arasındaki bağların tipinin değişmesine ve molekülün, tabaka üzerinde fiziksel olarak hareket etmesine sebep olmuş. Ayrıca porfin molekülünde değişen şeyler sadece bağların tipi değil; aynı zamanda bu bağların uzunluğuymuş.

Bu bulgular, gerçekten keyifli bir seyir sunmanın yanında; moleküler enerji aktarımına dair mevcut bilgilerimiz üzerinde de ciddi bir etki oluşturabilir.

Özellikle; porfin moleküllerine bu kadar yakından bakmak, bazı temel biyolojik süreçleri daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir. Çünkü porfin, klorofil ve hemoglobini meydana getiren organik bir bileşen grubu olan porfirinlerin ana bileşiği.

“Bu moleküllerin yük geçişi yapması, yaşam için gerekli bir şey” diyor Gross.

“Bu yeni yöntemle birlikte; yükün, moleküllerin yapısı ve işlevini nasıl değiştirdiğini daha iyi anlayabiliriz. Kaldı ki bu, fotodönüşüm ve yaşayan canlılarda enerji nakli gibi pek çok işlemde hayati öneme sahip.”

Araştırma Science bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir