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科学家意外打出突破金氏纪录的最小三叶结,仅由54个原子组成

2024年1月23日8:38 未解之谜网

    全世界最小、最紧的三叶结在无意中诞生了,该结仅由 54 个原子连结组成,无论尺寸还是紧实度都创下金氏世界纪录第一。

    在纽结理论中,三叶结(trefoil knot)是结构最简单的非平凡纽结,也是一个没有起点、没有终点的结构。

    2017 年,曼彻斯特大学团队制作出包含 8 个交叉点的闭环分子链,共由 192 个原子组成,每个交叉点有 24 个原子,即主链交叉比(backbone crossing ratio,BCR)为 24。(BCR 值越小,结越紧)

    2020 年,另一组中国团队制造出由 69 个原子组成的链,交叉 3 次形成三叶结,主链交叉比为 23,进入金氏世界纪录第一。

    最近,来自加拿大西安大略大学与中国科学院的科学家,意外制造出迄今为止已知最小、最紧的三叶结。

    研究人员原本在实验室制造金属乙炔化物,这是乙炔分子末端 1、2 个氢原子被金属取代生成的炔烃(一种有机化合物),最终产品可帮助科学家进行有机化学反应。

    但当其中一道化学反应出错时,乙炔金与另一种称为二膦配体(diphosphine ligand)的碳结构连接,意外自发形成三叶结,而不是金链或索烃。

    该三叶结仅包含 54 个原子,BCR 值 18,已接近结长度的理论极限。

    老实说,研究人员也不知道这件事怎么发生的,但这项壮举能帮助我们解释一些极端事物,比如宇宙为什么是三维、理清 DNA 和蛋白质如何自然打结,后者能进一步让科学家制造更好的药物、化学物质、材料。

    研究人员还假设,使用相同结构可以制造出仅由 49 个原子组成的更小结,但能否实现还有待观察。

    新论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。

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