Химики раскрыли 70-летнюю тайну «неуловимого» вещества и зафиксировали его скрытые формы
Химики определили истинную структуру гидроксиламина — вещества, используемого при получении нейлона и лекарств — в кристаллической форме. Кроме того, ученые впервые в мире экспериментально «поймали» скрытую форму этого соединения — ранее никому не известный циклический димер. Этот прорыв упростит синтез новых стабильных кристаллических материалов на основе гидроксиламина.
Гидроксиламин — важнейший компонент для производства нейлона, капрона, лекарств и агрохимикатов. Впервые его получили в 1865 году, но кристаллическая структура оставалась неизвестной более 70 лет. Единственная попытка расшифровать ее была предпринята в 1955 году под руководством нобелевского лауреата Уильяма Липскома, но технологии того времени не позволили «увидеть» атомы водорода. А для гидроксиламина это критически важно: в зависимости от переноса протона (иона водорода) он может существовать в двух формах — нейтральной молекулярной или цвиттер-ионной, когда положительный и отрицательный заряды находятся в разных частях одной молекулы.
Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) вырастили крупные иглы гидроксиламина длиной до 1,5 сантиметров. Из-за взрывоопасности кристаллов и их склонности впитывать воду из окружающей среды авторы осуществляли весь процесс при охлаждении до –15°C и под защитным слоем перфторированного масла. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале CrystEngComm.
Авторы зафиксировали экстремальную нестабильность полученных соединений на видео с помощью стереомикроскопа: выращенный кристалл стремительно разлагался под защитным слоем масла при повышении температуры до комнатной. При этом ученые обнаружили удивительную аномалию: в отличие от большинства известных веществ, этот кристалл разрушался не с краев, а строго изнутри — от центра к периферии.
Чтобы определить, как расположены атомы водорода в молекуле, исследователи использовали классический кристаллографический метод, а затем применили квантовохимические расчеты, которые полностью подтвердили результаты: в кристалле гидроксиламин существует в нейтральной молекулярной форме.
Более того, впервые в мире ученым удалось экспериментально обнаружить циклический димер гидроксиламина — скрытую форму вещества, которую ранее никто не регистрировал. Исследователи использовали молекулярный «капкан», внутри которого две молекулы гидроксиламина соединились прочными водородными связями. Чтобы описать подобные структуры, авторы ввели новый термин — «гидроксиламиносольваты».
Помимо отдельных молекул и их димеров, ученые переосмыслили архитектуру целых кристаллов, в которых соединяется множество молекул. Оказалось, что водородные связи переплетают молекулы в бесконечные трехмерные цепи. Их геометрия и распределение нагрузок напоминают конструкцию механического подъемника, который складывается и раскладывается по принципу ножниц.
Проанализировав 230 кристаллических структур из Кембриджского банка структурных данных, в которых гидроксиламин соседствует с другими молекулами, и сопоставив их с собственными экспериментальными результатами, авторы вывели простое правило: длина связи между азотом и кислородом в молекуле может служить абсолютным индикатором формы гидроксиламина. Если она больше 1,43 Å (ангстрем — единица длины; в десять миллиардов раз меньше метра) — перед нами нейтральная форма, если меньше или равна — цвиттер-ионная. Теперь достаточно одного рентгеноструктурного измерения, чтобы определить форму гидроксиламина в любом кристалле без сложных и опасных экспериментов.
«Разработанный нами критерий открывает путь к целенаправленному синтезу новых стабильных кристаллических материалов на основе гидроксиламина. В дальнейшем мы планируем использовать этот подход для дизайна соединений с заданными свойствами — для медицины, энергетики и химической промышленности», — подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мгер Навасардян, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИОНХ РАН.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Экипажи самолетов проводят много времени на высоте, где получают больше ионизирующего излучения, чем представители сотен других профессий. Новое исследование показало, что на пилотов и бортпроводников приходится самая высокая доля смертей от рака, связанного с воздействием радиации.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и XPANCEO (ОАЭ) с коллегами теоретически разработали новый волновод для нанофотоники. V-образный волновод в слое оксихлорида молибдена (MoOCl₂) может проводить свет на телекоммуникационной длине волны, сохраняя при этом субволновые размеры. Это может стать новым шагом к разработке эффективных фотонных интегральных систем.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Вполне возможно, что примерно 55 тысяч лет назад неандертальцы обитали гораздо южнее, чем считалось до сих пор. На то, что они могли приспособиться к жизни в условиях пустыни, указали каменные орудия, обнаруженные на Аравийском полуострове.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно