Guldbindingsdannelse spores i realtid ved hjælp af ny molekylær spektroskopi-teknik

Bindingen skabt mellem to guldatomer i et molekyle er blevet observeret, mens det dannes, takket være en ny teknik udviklet af RIKEN-kemikere. Denne måling løser en kontrovers om den mekanisme, hvormed bindingerne dannes.

Kemikere drømmer om at spore kemiske reaktioner i realtid. Dette kræver at observere, hvordan bindinger brydes og dannes over ekstremt korte tidsskalaer på kun femtosekunder (1 femtosekund =10 ^-15 sekund).

For at overvåge, hvordan bindinger brydes, kemikere exciterer molekyler med højintensive laserimpulser, som får visse obligationer til at splitte. Dette ændrer molekylets struktur og påvirker bølgelængderne af lys, det kan absorbere. Måling af molekylets lysabsorption som funktion af tid afslører tidsskalaen, over hvilken de strukturelle ændringer sker.

Men det er meget vanskeligere at spore obligationsdannelsen, fordi det er udfordrende at få obligationer til at danne på efterspørgsel.

Nu, Tahei Tahara fra Molecular Spectroscopy Laboratory i RIKEN Cluster for Pioneering Research og hans kolleger har fundet et molekyle, hvori de kunne skabe bindinger på cue ved at bruge ultraviolet lys.

Molekylet har et guldatom i centrum, som er flankeret af to cyanogrupper (–CN). Når disse molekyler er i opløsning, de grupperer sig i tre for at danne en "trimer". Guldatomerne i trimeren er kun løst bundet, så trimeren har en bøjet struktur.

Når trimeren rammes med en laser, imidlertid, lyset får guldatomerne til at danne stærke kovalente bindinger, tvinger trimeren til at rette sig ud (fig. 1). "Systemet er unikt, fordi lys får det til at danne kovalente bindinger, " siger Tahara.

Holdet har studeret molekylet i seks år, og tidligere offentliggjort deres forslag til obligationsdannelsesprocessen. I den undersøgelse de hævdede, at efter at lyset exciterer elektroner i molekylet, guld-guld-bindingen trækker sig sammen, og derefter skifter molekylets struktur fra bøjet til lige. Imidlertid, en anden gruppe argumenterede for, at rækkefølgen var omvendt:formændringen sker først.

For at finde ud af, hvem der havde ret, Tahara og hans kolleger brugte deres avancerede spektroskopiteknik, der ikke kun måler ændringer i lysabsorption, men sporer også, hvordan molekylet vibrerer, når det skifter form. Fra denne mere detaljerede undersøgelse, de konkluderede, at deres forslag var korrekt. "Det er vigtigt at bruge nye metoder, hvis der er en kontrovers, i stedet for bare at kæmpe, " konstaterer Tahara.

Tahara planlægger at bruge metoden til at se nærmere på ultrahurtige processer i mere komplicerede systemer inklusive proteiner. "Heldigvis har vi et gigantisk antal uløste problemer at undersøge, " han siger.