Rus araştırmacılar, ham petrol ve gök kimyasının yanı sıra yeryüzündeki bazı konuları inceleyen bilim insanlarının neden karbon, nitrojen ve hidrojen içeren bazı moleküllere sık sık rastladıklarını ancak bu üç elementin diğer kombinasyonlarına rastlamadıklarını açıkladılar. Bu keşif, organik kimyanın gelişigüzel kurallar karmaşası olan yapısını, kuantum fiziğinin mevcut temel anlayışına dayanan, kendi kendine yeten düzgün bir mantıksal sisteme dönüştürüyor.
The Journal of Physical Chemistry Letters dergisinde yayımlanan bu çalışma, pek çok mükemmeliyetçiyi memnun etmekle kalmayacak, aynı zamanda astrofizikçileri uzay boşluğunda yeni “kimyasal türler” bulmaya yönlendirecek – evet, gerçekten de böyle adlandırılıyorlar.
Çalışmanın baş araştırmacısı Skoltech Profesörü Artem R. Oganov, “Organik kimyanın genellikle nasıl öğretildiğini düşünürseniz, bu biraz sarı sayfaları ezberlemeye çalışmak gibidir” dedi. “Bazı moleküller kararlıdır ve bu nedenle yaygındır, diğerleri o kadar yaygın değildir. Bazıları kolayca reaksiyona girer, bazıları girmez. Ama neden? Bu tür bir çalışma için kurallar var ancak bu sıfırdan inşa edilmiş düzgün bir sistem değil – daha çok dağınık bir gözlem koleksiyonu gibi.”
“Çalışmamız bu duruma bir çözüm getiriyor ve karbon, nitrojen ve hidrojen sistemi için ilk prensiplerden yola çıkarak bunların nasıl açıklanabileceğini ve tahmin edilebileceğini gösteriyor” diye devam etti. “Artık uzayda ya da ham petrolde şimdiye kadar gördüğümüz her şeyi ve bu üç atomun kombinasyonları söz konusu olduğunda bazılarını açıklayan küçük bir tablo var.” Temel prensip nükleer fizik ve nanobilimden ödünç alınmıştır ve “sihirli” molekülleri tanımlar – en yakın bileşimdeki moleküllerden daha düşük enerjiye sahip olanlar.
Fizik yasaları, maddenin mevcut en düşük enerji durumunu benimseme eğiliminde olduğunu söyler. Bu, birilerinin çok fazla enerji harcadığı güzel, son derece organize sistemlerin kendi hallerine bırakıldıklarında bozulma eğiliminde oldukları anlamına gelir. Yiyecekler buna iyi bir örnektir. Enerjiyle dolu lezzetli sulu bir elma, çok geçmeden ya çürüyerek çevreye ya da umarız onu takdir edebilecek birine kaybeder.
Enerjisi alınmış elmadaki bileşikler bilindik reaksiyon ürünlerine dönüşür; bunlar arasında en dikkat çekici molekül – kokuyu düşünün – adını Antik Yunancada kaka anlamına gelen skatol’den alır. Yani, teknik olarak, bir molekülü berbat yapan şey, daha önce gelen molekülün enerjisinin reaksiyon sırasında ne kadar düşmeye hazır olduğudur.
Skatol (C9NH9) “sihirli” bir molekül olmaya yakındır (ve aynı bileşime ve biraz farklı atom düzenine sahip başka bir molekülün sihirli olduğu kanıtlanmıştır). İronik bir şekilde, kötü kokulu skatol dondurma ve parfümde kullanılır ancak çok küçük miktarlarda – tahmin edin ne için? Aroması için.
Makalenin başyazarı, Oganov’un Malzeme Keşif Laboratuvarı’ndan Skoltech Yüksek Lisans öğrencisi Elizaveta Vaneeva, çalışmanın tüm “skatol” yönünü araştırmak konusunda isteksiz olsa da, yeni bileşik stabilite haritasının bilim ve endüstride gerçekten nerede kullanılabileceği konusunda cömertçe yorum yaptı. “Modelimizin tahminleri ham petrolde ve uzayda bulunan moleküllerin listesiyle uyumlu.
“Ancak petrol kapsamlı bir şekilde araştırılmış olsa da, yıldızlararası ortam ve gezegen atmosferleri söz konusu olduğunda, astrokimyagerlere ne aramaları gerektiği konusunda bazı ipuçları verebiliriz ve elinizde bir aday listesi olduğunda yeni molekülleri keşfetmek çok daha hızlı ve kolaydır.”
Vaneeva, “Teknolojik uygulamalara gelince, organik kimyagerlerin incelediğimiz sınıfa ait endüstriyel olarak yararlı bir bileşik sentezlemeye çalıştıklarını hayal edebiliriz” diye ekledi. “Bu organik bir boya, örneğin mavi bir pigment olabilir. Ve hangi bileşiğin kararlı olacağını bulmak için sıkıcı deneyler yapmak yerine, olası adayları tahmin etmek için temel kuantum kimyasal hesaplamalarına dayanan yöntemimizi kullanabilirler. Yöntemin benzeri yok, oldukça hızlı ve şimdi tahminleri yayınlanmış astro ve petrokimya verilerine karşı test edildi.”
Araştırmacılar gelecekte yaklaşımlarını DNA ve RNA’nın yapı taşları olan amino asitler ve proteinler gibi diğer organik sistemleri de kapsayacak şekilde genişletmeyi planlıyor. [1]‘Crappier-than-crap’ molecule exposed in overhaul of carbon-nitrogen-hydrogen chemistry
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | ‘Crappier-than-crap’ molecule exposed in overhaul of carbon-nitrogen-hydrogen chemistry |
|---|
