Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21 августа
Василий Парфенов
2
6 332

Химики из «Сколтеха» объяснили стабильность углеводородов «магией»

3.2

В ряду углеводородов среди множества соединений нет четкой закономерности, объясняющей их стабильность или нестабильность. Исследователи из Сколковского института науки и технологий предложили называть стойкие молекулы «магическими» по аналогии с ядерной физикой. А также при помощи специального алгоритма собственной разработки создали «карту» углеводородов, по которой можно предсказывать стабильность даже еще не открытых молекул.

Магические углеводороды
«Карта» стабильности углеводородов. По осям координат отмечено количество атомов в молекуле (n — углерода, m — водорода), высота столбика отражает стабильность соединений. Зеленые — непредельные углеводороды, розовые — ароматические, серые — предельные / ©https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02098

Термин «магичность» используется для описания соединений, которые аномально стабильны по сравнению со своими «соседями» в определенном ряду классификации. Причем молекулы (или атомы) могут отличаться всего на одну-две структурные единицы: в случае с углеводородами — на один атом водорода и один атом углерода. Впервые «магическим» стали называть определенное число протонов и нейтронов (либо хотя бы одной из частиц), при котором изотопы радионуклидов неожиданно оказывались стабильными. Хотя их «родственники» с незначительно отличающимся составом ядра распадались крайне быстро. В последние годы аналогичный подход предлагается для различных наночастиц.

Команда российских ученых под руководством Артема Романовича Оганова решили проанализировать углеводороды в рамках схожей концепции. Как рассказывает один из авторов исследования Сергей Лепешкин в пресс-релизе «Сколтеха», учебник по органической химии пугает разнообразием соединений углерода и водорода. Несмотря на все достижения современной науки, доподлинно не ясно, почему одни углеводороды стабильны, а другие нет — закономерность не выявлена. А от того, насколько молекула «устойчива», зависит не только простота ее синтеза, но и распространенность в природе.

Вопреки логике, эмпирические наблюдения показывают, что стабильность углеводородов зависит не от наименьшей энергии разрыва связи в молекуле. Решающее значение имеет отношение этого показателя к таковому для «соседних» соединений — отличающихся всего на один атом углерода и один атом водорода. Исследователи из «Сколтеха» решили проанализировать широкий спектр углеводородов, чтобы выявить систему. Для этого использовался ранее разработанной группой Оганова алгоритм USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography — «Универсальный предсказатель структуры: эволюционная кристаллография»). Результаты этой работы опубликованы в рецензируемом журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.

Программа моделировала связи в молекулах углеводородов и выбирала из них те, что имели самую малую энергию разрыва. Затем на конкурентной основе модели «обменивались» получившимися в результате симуляции структурами. Итогом стал ряд соединений от CH до C20H42 с наименьшими возможными энергиями разрыва связи между их структурными элементами. А после сравнения этот показатель между каждой тройкой «соседей», получилась своеобразная карта (на титульной иллюстрации). На ней хорошо видны «магические» пики, отражающие предсказанную аномальную стабильность молекулы.

Самое главное — этот результат хорошо согласуется с данными эмпирических наблюдений и экспериментов. В ходе моделирования самыми стабильными оказались соединения, которые широко распространены в природе и легко синтезируются. Наиболее многообещающим следствием работы отечественных химиков может стать обнаружение перспективных молекул, до сих пор не созданных в лаборатории либо не найденных в естественных условиях. Более того, разработанный учеными «Сколтеха» алгоритм в его новом применении можно адаптировать для других классов соединений.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:24
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Вчера, 18:06
Василий Парфенов

Украинская частная космическая компания Promin Aerospace, несмотря на сложную обстановку в стране, продолжает работу над ракетой оригинальной конструкции. Первый тестовый запуск намечен на первую половину 2023 года. В свежем интервью основатель стартапа рассказал, что даже если прототип не получится отправить в полет на родине, сроки не должны сильно измениться.

Вчера, 15:23
Ольга Иванова

Оказалось, за накопление жира после периода ограничения в питании ответственен определенный тип кишечных бактерий. Китайские ученые назвали способ борьбы с этими микроорганизмами.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

Позавчера, 13:24
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

22.08.2022
-
1
+
Магнетизм нашего самовара!
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: