Naukowcy stworzyli sztuczne cząsteczki, które zachowują się jak prawdziwe

Naukowcy z Uniwersytetu Radboud opracowali sztuczne cząsteczki, które przypominają prawdziwe molekuły organiczne. Badacze mogą teraz symulować zachowanie, modyfikować właściwości i zrozumieć w jaki sposób się zmieniają.

Sztuczne cząsteczki

.Emil Sierda, który był odpowiedzialny za przeprowadzenie eksperymentów na Uniwersytecie Radboud, powiedział: „Kilka lat temu wpadliśmy na pomysł zbudowania symulatora kwantowego. Chcieliśmy stworzyć sztuczne cząsteczki, które przypominałyby te prawdziwe. Opracowaliśmy więc system, w którym możemy uwięzić elektrony, które otaczają cząsteczkę jak chmura, a my wykorzystaliśmy te uwięzione elektrony do zbudowania sztucznej cząsteczki. Podobieństwo między tym, co zbudowaliśmy, a prawdziwymi cząsteczkami było niesamowite”.

Alex Khajetoorians, kierownik działu mikroskopii skaningowej (SPM) w Instytucie Molekuł i Materiałów Uniwersytetu Radboud, powiedział: „Tworzenie cząsteczek jest bardzo trudne. Jednak trudniejsze bywa zrozumienie, jak reagują niektóre z nich, na przykład, gdy są skręcane lub zmieniane”.

To, jak cząsteczki zmieniają się i reagują, jest podstawą reakcji chemicznych, takich jak tworzenie wody z wodoru i tlenu. „Chcieliśmy symulować cząsteczki, aby mieć najlepszy zestaw narzędzi do ich zginania i dostrajania w sposób, który jest prawie niemożliwy w przypadku prawdziwych cząsteczek. W ten sposób możemy dowiedzieć się więcej o prawdziwych cząsteczkach, bez ich tworzenia lub bez konieczności radzenia sobie z wyzwaniami, jakie stanowią, takimi jak ich stale zmieniający się kształt” – twierdzi Alex Khajetoorians.

Korzystając z symulatora, naukowcy stworzyli sztuczną wersję jednej z podstawowych cząsteczek organicznych w chemii, benzenu. Benzen jest pierwszym składnikiem wielu środków chemicznych, takich jak styren, który jest używany do produkcji polistyrenu.

„Tworząc benzen, symulowaliśmy podręcznikową cząsteczkę organiczną i zbudowaliśmy cząsteczkę, która składa się z elementów, które nie są organiczne. Ponadto cząsteczki są 10 razy większe niż ich rzeczywiste odpowiedniki, co ułatwia pracę z nimi” – mówi Alex Khajetoorians

Praktyczne zastosowanie

.Badacze twierdzą, że zastosowania tej nowej technologii są nieograniczone. Daniel Wegner, adiunkt na wydziale mikroskopii skaningowej, mówi: „Dopiero zaczynamy sobie wyobrażać, do czego możemy to wykorzystać. Mamy tak wiele pomysłów, że trudno zdecydować, od czego zacząć”. Korzystając z symulatora, naukowcy mogą znacznie lepiej zrozumieć cząsteczki i ich reakcje, co pomoże w każdej możliwej dziedzinie nauki.

„Nowe materiały dla przyszłego sprzętu komputerowego są naprawdę trudne do wyprodukowania. Tworząc symulowaną wersję, możemy poszukać nowych właściwości i funkcjonalności niektórych cząsteczek i sprawdzić czy warto będzie stworzyć z nich prawdziwy materiał” – dodaje Daniel Wegner.

W przyszłości możliwe będzie zrozumienie reakcji chemicznych jak zachodzą krok po kroku lub tworzenie sztucznych jednocząsteczkowych urządzeń elektronicznych, takich jak tranzystor w chipie komputerowym. Sugeruje się nawet, że symulatory kwantowe działają jak komputery kwantowe. Emil Sierda mówi: „To odkrycie w przyszłości może doprowadzić do wielu niezwykłych wynalazków, a na razie możemy zacząć od zrozumienia cząsteczek w sposób, którego nigdy wcześniej nie rozumieliśmy”.

Jak badania naukowe zmieniają nasz świat

.Profesor nauk technicznych, wiceprzewodniczący Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC), Andrzej JAJSZCZYK, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Trudno jest przecenić rolę badań naukowych w tym, co osiągnęła nasza cywilizacja. Wyniki pracy naukowców spowodowały, że żyjemy dziś znacznie dłużej niż jeszcze sto lat temu, głód stał się udziałem wyłącznie osób mieszkających w krajach upadłych i nękanych wojnami, podróże po całym świecie są już dostępne prawie dla każdego, przynajmniej w krajach bogatszych, a tania łączność zmieniła życie miliardów ludzi, nawet w najbiedniejszych zakątkach naszego globu. Dzięki badaniom naukowym nie tylko wiemy, jak żyli nasi przodkowie tysiące lat temu, ale także, jak funkcjonują rynki i co wpływa na nasze zbiorowe działania. Nauka służy także zaspokajaniu naszej zwykłej, ludzkiej ciekawości, przy okazji pozwalając odkrywać rzeczy, które dają szanse na zmianę naszego życia na lepsze. Co prawda nie zawsze chcemy czy umiemy skorzystać z tego, co nam podpowiada nauka, ale w krajach, które to potrafią, żyje się na ogół znacznie lepiej niż tam, gdzie badania naukowe się lekceważy”.

„Niestety, coś, co wielu nazywa postępem, ma też swoje ciemne strony. I jakkolwiek wyniki badań naukowych bywają używane także w złej wierze bądź ich niewłaściwe czy po prostu nierozumne zastosowanie prowadzi do opłakanych skutków, to nikt przy zdrowych zmysłach nie kwestionuje konieczności dalszego prowadzenia badań, chociażby po to, by walczyć ze wspomnianymi skutkami” – pisze prof. Andrzej JAJSZCZYK w tekście „Badania naukowe zmieniają nasz świat”.