Все новости

Физики впервые сфотографировали галогенную связь между атомами

Их данные полностью подтвердили теоретические представления о "сигма-дырах"

ТАСС, 11 ноября. Чешские физики получили первые снимки галогенной связи между атомами и проследили за распределением электронов в их окрестностях. Результаты исследования опубликовал научный журнал Science.

"Я изучаю нековалентные взаимодействия атомов всю жизнь, и поэтому я очень рад, что теперь мы можем увидеть те связи, которые раньше изучали только теоретически. Наши данные полностью совпали с предсказаниями теории, что подтверждает существование так называемых "сигма-дыр", отвечающих за образование галогенных связей", – рассказал один из авторов работы, профессор Института органической химии и биохимии Чешской академии наук Павел Гобза.

Физики под руководством Гобзы получили первые фотографии галогенной связи между атомами. Она представляет собой аналог водородной связи, и может возникать внутри сложных молекул, в которых есть атомы галогенов, соединений группы фтора.

Химики предполагают, что эти атомы могут связываться с другими элементами столь сильно, что это приводит к тому, что электроны галогенов крайне неравномерно распределяются в пространстве. В результате этого возникает область с частично положительным зарядом, так называемая "сигма-дыра", которая может связываться с отрицательно заряженными частями других молекул.

Гобза и его коллеги доказали, что это действительно так, экспериментируя с новой версией Кельвиновского атомно-силового микроскопа. Благодаря этому прибору можно "пощупать" химические связи, не касаясь при этом изучаемого предмета. Он состоит из сверхтонкой иглы, взаимодействующей с изучаемым образцом, а также гибкой пластинки, позволяющей отследить движения иглы при помощи лазера.

Чешские ученые обнаружили, что чувствительность этого прибора можно резко повысить, если прикрепить к концу иглы атом ксенона. В результате этого разрешающая способность микроскопа выросла до субатомного уровня, что позволило физикам получить первые снимки того, как распределены электроны внутри атомов, участвующих в образовании галогенных связей.

Для этого ученые подготовили бромированный тетрафенилметан, сложное органическое соединение, чьи молекулы образуют галогенные связи, и детально изучили их электронную структуру. Эти замеры подтвердили, что электроны были действительно неравномерно распределены вокруг атомов брома, что привело к образованию "сигма-дыр".

Размеры и другие свойства этих областей с частично положительным зарядом, как отмечают Гобза и его коллеги, полностью совпали с результатами теоретических предсказаний и расчетов. Это одновременно подтвердило общепринятые теории и указало на то, что Кельвиновские атомно-силовые микроскопы можно использовать для изучения других типов химических связей и определения структуры сложных молекул, подытожили ученые.