В процессе химического катализа зачастую происходят реакции, механизм которых еще не объяснен учеными, однако химики и нанотехнологии прикладывают к этому большие усилия. Недавно ученым из Швейцарии удалось продемонстрировать «переключение» хиральности молекул, что является очень важным открытием в нанотехнологии, материаловедении и химии.

Например, процесс очистки выхлопных газов в автомобиле слабо изучен, и есть все перспективы к оптимизации катализаторов, применяющихся в этой области. Более того, понимание особенностей работы право- и левоориентированных молекул в составе катализатора даст новую информацию о химии изомеров. А эти знания, в свою очередь, очень востребованы в фармакологии и химической промышленности.

«Мы щекочем молекулы», – именно так описывает проводимые исследования Карл-Хайнц Эрнст (Karl-Heinz Ernst) из Швейцарской исследовательской лаборатории Empa Nanoscale Materials Science Laboratory. С помощью луча сканирующего электронного микроскопа (СТМ) Эрнст и его коллеги заставляют вибрировать молекулы с определенной частотой. Не секрет, что СТМ – многофункциональный инструмент, который подчас ученые используют сверх его «традиционных» возможностей.

В ходе экспериментов исследователи заметили, что возбужденные таким образом молекулы начинают вращаться вокруг своей оси. Также, что более интересно, молекулы спонтанно превращались в собственные изомеры. Эмпирическим методом было установлено, с какой интенсивностью нужно воздействовать на молекулы, чтобы добиться изомерии. Нужно отметить, что хотя молекулы-изомеры структурно похожи с «оригиналами», но имеют другие химические свойства благодаря хиральности.

Рис. 1. Право- и левоориентированная молекулы

Собственно, ДНК, белки и энзимы должны иметь строго определенную хиральность для нормального функционирования в биохимических клеточных процессах. Поэтому изучение этого удивительного свойства молекулярного мира очень важно для ученых.

Например, духи Carvon могут пахнуть или мятой или тмином, в зависимости от право- или левоориентированной версии. Более печальные последствия имели место в 60х годах прошлого века при использовании разных версий препарата контерган (Contergan). Его активный ингредиент, право-талидомид, вызвал массовые случаи слепоты и уродств у новорожденных детей, матери которых пользовались контерганом в качестве успокоительного.

Текущие эксперименты ученых заключаются в дальнейшем исследовании феномена «переключения» хиральности и свойств реагентов, полученных таким путем.

В будущих исследованиях Эрнст и его коллеги постараются изучить глубже эффекты нанокатализаторов с управляемой ориентированностью.

О своих достижениях ученые сообщили в текущем выпуске Nature Nanotechnology.

Свидиненко Юрий