De binding gecreëerd tussen twee goudatomen in een molecuul is waargenomen terwijl het zich vormt, dankzij een nieuwe techniek ontwikkeld door RIKEN-chemici. Deze meting lost een controverse op over het mechanisme waarmee de bindingen worden gevormd.

Chemici dromen ervan om chemische reacties in realtime te volgen. Dit vereist observeren hoe bindingen breken en vormen over extreem korte tijdschalen van slechts femtoseconden (1 femtoseconde =10 ^-15 tweede).

Om te controleren hoe obligaties breken, scheikundigen prikkelen moleculen met laserpulsen van hoge intensiteit, waardoor bepaalde obligaties worden gesplitst. Dit verandert de structuur van het molecuul en beïnvloedt de golflengten van het licht dat het kan absorberen. Het meten van de lichtabsorptie van het molecuul als functie van de tijd onthult de tijdschaal waarop de structurele veranderingen plaatsvinden.

Maar het is veel lastiger om de vorming van obligaties te volgen, omdat het een uitdaging is om op verzoek obligaties te laten vormen.

Nutsvoorzieningen, Tahei Tahara van het Molecular Spectroscopy Laboratory in het RIKEN Cluster for Pioneering Research en zijn collega's hebben een molecuul gevonden waarin ze met behulp van ultraviolet licht op commando bindingen konden creëren.

Het molecuul heeft een goudatoom in het midden, die wordt geflankeerd door twee cyaangroepen (-CN). Als deze moleculen in oplossing zijn, ze groeperen zich in drieën om een ​​"trimeer" te vormen. De goudatomen in het trimeer zijn slechts losjes gebonden, dus de trimeer heeft een gebogen structuur.

Wanneer de trimeer wordt geraakt met een laser, echter, het licht zorgt ervoor dat de goudatomen sterke covalente bindingen vormen, de trimeer dwingen om recht te trekken (Fig. 1). "Het systeem is uniek omdat licht ervoor zorgt dat het covalente bindingen vormt, ' zegt Tahara.

Het team bestudeert het molecuul al zes jaar, en publiceerden eerder hun voorstel voor het proces van obligatievorming. In die studie, zij voerden aan dat, nadat het licht elektronen in het molecuul opwekt, de goud-goudbinding trekt samen en dan verschuift de structuur van het molecuul van gebogen naar recht. Echter, een andere groep voerde aan dat de volgorde was omgekeerd:de gedaanteverandering gebeurt eerst.

Om erachter te komen wie gelijk had, Tahara en zijn collega's gebruikten hun geavanceerde spectroscopietechniek die niet alleen veranderingen in lichtabsorptie meet, maar houdt ook bij hoe het molecuul trilt wanneer het van vorm verandert. Uit deze meer gedetailleerde studie ze concludeerden dat hun voorstel correct was. "Het is belangrijk om nieuwe methoden te gebruiken als er een controverse is, in plaats van alleen maar te vechten, ' merkt Tahara op.

Tahara is van plan de methode te gebruiken om ultrasnelle processen in meer gecompliceerde systemen, waaronder eiwitten, nauwkeurig te bekijken. "Gelukkig hebben we een gigantisch aantal onopgeloste problemen om te onderzoeken, " hij zegt.