Các nhà khoa học đã tình cờ tạo ra được một nút thắt giống hình cây cỏ ba lá nhỏ nhất và chặt nhất thế giới - được tạo thành chỉ từ 54 nguyên tử.
Đây là một vòng xoắn cực nhỏ có dạng hình cây cỏ ba lá, loại nút thắt đơn giản nhất, có ba đường đan xen và không có đầu rời. Theo một bài báo mới xuất bản ngày 2 tháng 1 năm 2024 trên tạp chí Nature Communications, loại "kim loại" mới được hình thành này (metallaknot) có chứa nguyên tử vàng và thậm chí tự lắp ráp.
Đây là công trình nghiên cứu của bộ ba nhà hóa học tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, hợp tác với đồng nghiệp Richard Puddephatt từ Đại học Western Ontario. Ông Richard Puddephatt nói rằng các nhà khoa học đã vô tình phát hiện ra nút thắt phá kỷ lục này.
Ban đầu, các nhà nghiên cứu đang cố gắng tạo ra các loại alkyne gọi là acetylide kim loại như một phương tiện để tiến hành các loại phản ứng hữu cơ khác. Cụ thể hơn, họ đang cố gắng kết nối các cấu trúc carbon với acetylide vàng – thông thường, công việc như vậy dẫn đến việc tạo ra các chuỗi vàng đơn giản được gọi là catnames. Nhưng bất ngờ, trong quá trình này, một trong những phản ứng tạo ra một dây chuyền vàng tự kết nối thành một nút thắt có hình dáng giống như cỏ ba lá.
Ông Puddephatt nói: “Đó là một hệ thống khá phức tạp và thành thật mà nói, chúng tôi không biết nó diễn ra như thế nào”.
Theo nghiên cứu, ngoài việc cực kỳ nhỏ, nút thắt này còn là nút thắt chặt nhất từng được biết. Độ chặt của nút thắt được đo bằng tỷ lệ giữa đường trục và đường chéo (BCR), với giá trị nhỏ nhất biểu thị nút thắt chặt nhất. Nút thắt chặt nhất giữ kỷ lục trước đây có BCR là 24 do một nhóm các nhà khoa học khác ở Trung Quốc nắm giữ, đã tạo ra nút thắt 69 nguyên tử vào năm 2020; và nút thắt hình cỏ ba lá mới này có BCR là 23.
Các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu: “Các nút thắt phân tử, mà quá trình tổng hợp của nó gặp nhiều thách thức, có thể đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và chức năng của protein cũng như trong các vật liệu phân tử hữu ích, có đặc tính phụ thuộc vào kích thước của cấu trúc thắt nút”.
Ví dụ, các cấu trúc nút thắt rất quan trọng để liên kết DNA, RNA và protein mà nó cấu tạo nên cơ thể con người. Đặc biệt, nút thắt hình cỏ ba lá là nền tảng trong lý thuyết nút thắt vì chúng là những nút rối duy nhất chỉ có ba điểm giao nhau và có thể được tạo thành dựa trên khi sự kết hợp với các nút thắt khác. Việc làm sáng tỏ những bí ẩn của nút thắt cũng có thể có những ứng dụng trong thế giới thực, từ chế tạo chất dẻo hiệu quả hơn đến tạo ra các loại hóa trị liệu mới.
Theo Phys/LiveScience
