Forskere skabte et lille kredsløb gennem et enkelt vandmolekyle

Vand, den ydmyge kombination af brint og ilt, er afgørende for livet. På trods af sin centrale plads i naturen, Man ved relativt lidt om den rolle, enkelte vandmolekyler spiller i biologien.

Forskere ved Duke University, i samarbejde med Arizona State University, Pennsylvania State University og University of California-Davis har undersøgt, hvordan elektroner strømmer gennem vandmolekyler, en proces, der er afgørende for det energigenererende maskineri i levende systemer. Holdet opdagede, at den måde, hvorpå vandmolekyler klynger sig på faste overflader, gør det muligt for molekylerne at være enten stærke eller svage mediatorer af elektronoverførsel, afhængig af deres orientering. Teamets eksperimenter viser, at vand er i stand til at antage en højere eller lavere ledende form, meget gerne den elektriske kontakt på din væg. De var i stand til at skifte mellem de to strukturer ved hjælp af store elektriske felter.

I et tidligere papir offentliggjort for femten år siden i tidsskriftet Videnskab , Duke kemiprofessor David Beratan forudsagde, at vands medieringsegenskaber i levende systemer ville afhænge af, hvordan vandmolekylerne er orienteret.

Vandsamlinger og kæder forekommer i hele biologiske systemer. "Hvis du kender de to formers ledende egenskaber for et enkelt vandmolekyle, så kan du forudsige en vandkædes ledende egenskaber, " sagde Limin Xiang, en postdoc ved University of California, Berkeley, og avisens første forfatter.

"Ligesom ophobningen af ​​LEGO klodser, du kan også stable en vandkæde op med de to former for vand som byggesten, " sagde Xiang.

Ud over at opdage de to former for vand, forfatterne fandt også ud af, at vand kan ændre sin struktur ved høje spændinger. Ja, når spændingen er høj, vand skifter fra en høj- til en lav-ledende form. Faktisk, det er muligvis muligt, at denne omskiftning kunne gate strømmen af ​​elektronladning i levende systemer.

Denne undersøgelse markerer et vigtigt første skridt i etableringen af ​​vandsyntetiske strukturer, der kan hjælpe med at skabe elektrisk kontakt mellem biomolekyler og elektroder. Ud over, forskningen kan være med til at afsløre naturens strategier for at opretholde passende elektrontransport gennem vandmolekyler og kan kaste lys over sygdomme forbundet med oxidative skadesprocesser.