13 karbon atomu ve iki klor atomundan oluşan bir halka, olağanüstü bir moleküler yapıya sahiptir; bu, başlangıç pozisyonunuza dönmek için döngünün etrafında dört kez dönmeniz gerektiği anlamına gelir.
“Yarım Möbius” şeklindeki moleküldeki elektronların temsili
Kimyacılar yeni bir moleküler şekil keşfettiler ve bu, kıvrımlı Möbius şeridinden iki kat daha tuhaf.
Möbius şeridi, bir karınca gibi küçük bir şeyin, şeridin aynı tarafında başladığı yere dönmek için ilmeğin etrafında iki kez dolaşması gerekecek şekilde kıvrımlı ilmekli bir banttır.
İngiltere’deki Manchester Üniversitesi’nden Igor Rončević ve meslektaşları şimdi daha da tuhaf bir “yarı Möbius” şekline sahip bir molekül keşfettiler. Deneyleri, yararlı moleküllerin 3 boyutlu şekillerini veya topolojilerini ayarlayarak yeni bir mühendislik yöntemine doğru ilk adım olabilir.
“Bu molekül çok yeni ve çok beklenmedik. Cazibesi sadece sıra dışı bir topolojiye sahip bir molekül yapmamız değil, aynı zamanda bu topolojinin mümkün olduğunu ve kimsenin bunu gerçekten düşünmediğini de göstermemiz değil” diyor.
Molekülün üretilmesi için araştırmacılar, son derece soğuk bir sıcaklıkta ince bir altın yüzey üzerinde halka benzeri bir şekil oluşturacak şekilde bir araya getirilen 13 karbon atomu ve iki klor atomunu kullandılar. Atomları kontrol etmek ve elektronlarının özelliklerini haritalamak için iki özel mikroskop (bir atomik kuvvet mikroskobu ve bir taramalı tünelleme mikroskobu) kullandılar. Bu tür moleküllerde elektronlar atomlarına sıkı sıkıya bağlı değildir; bunun yerine elektronlar, küçük madde dalgaları gibi atomların etrafındaki belirli bölgelere yayılır.
Molekülde daha önce hiç görülmemiş bir bükülme meydana getiren şey, bu elektronlar arasındaki etkileşimlerdi. Eğer küçücük bir kuantum yaratık atomlar arasında yolculuk yapsaydı, başlangıç noktasına dönmesi halkanın dört turunu alırdı.
Ekip, molekülü küçük bir elektromanyetik darbeyle dürterek, molekülün bükülmesini soldan sağa çevirmeyi veya bükmeyi çözmeyi başardı. Araştırmacılar, topolojisini talep üzerine düzenleyerek kimyagerlerin molekülleri manipüle etmeleri için başka bir yol yaratabilirler.
Ekip, yeni molekülü ve onun neden var olabileceğini anlamak için hem geleneksel bir bilgisayarda hem de bir IBM kuantum bilgisayarında simülasyonlar kullandı. Elektronlar arasındaki etkileşimler, molekülün yeni kıvrımları için çok önemliydi ve bunların geleneksel bilgisayarlarla tam olarak simüle edilmesi zordur. Ancak Rončević, kuantum bilgisayarların zaten etkileşimli kuantum nesnelerinden oluşturulduğunu, dolayısıyla simülasyonları daha yüksek bir güven düzeyinde gerçekleştirebileceğini söylüyor.
IBM’den ekip üyesi Ivano Tavernelli, bunun, kuantum bilgisayarların gerçek dünyadaki kimya problemleri için nasıl faydalı olabileceğinin bir örneği olduğunu söylüyor.
Danimarka’daki Kopenhag Üniversitesi’nden Gemma Solomon, “Bu deney, çeşitli boyutlarda dikkate değer bir başarıdır: organik kimya, yüzey bilimi, nanobilim ve kuantum kimyası” diyor.
Japon bilim enstitüsü RIKEN’den Kenichiro Itami, “Bu, soyut topolojik kavramları canlı bir şekilde moleküler kimya alanına getiren güzel ve ilham verici bir çalışma” diyor. Araştırmanın teknik bir çalışma olduğunu söyledi güç gösterisi.
Möbius benzeri moleküller üzerinde geçmiş çalışmaların öncüsü olan Güney Kore’deki Yonsei Üniversitesi’nden Dongho Kim, molekülü bir şekilden diğerine geçirebilmenin özellikle ilginç olduğunu, çünkü bunun sensörlerdeki uygulamalara yol açabileceğini söylüyor. Örneğin moleküller, manyetik alanlara maruz kaldıklarında önceden programlanmış bir şekilde geçiş yapabilirler.
