Sciencemag.cz
Doporučujeme
Molekuly se mohou za určitých podmínek stát chirálními po adsorpci na pevný povrch, např. stříbra.
Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR dokázali sledovat chemické přeměny jednotlivých molekul na povrchu stříbra a prokázali přenos chirality v průběhu těchto reakcí. S využitím nejmodernějších metod skenovací hrotové mikroskopie zobrazili tyto přeměny v rozlišení, které dovoluje určit chemickou vazbu mezi jednotlivými atomy, a tak stanovit přesnou strukturu molekuly i její chiralitu. O významu studie svědčí fakt, že získané výsledky byly zveřejněny v prestižním časopise Nature Chemistry.
Chiralita je geometrická vlastnost, kdy daný objekt (nejčastěji molekulu či iont) nelze ztotožnit s jeho zrcadlovým obrazem. Chiralita hraje klíčovou roli v přírodě a lze ji demonstrovat například na vztahu pravé a levé ruky, které nejsou identické z hlediska symetrie. S chiralitou se můžeme setkat při stereoselektivních reakcích, samoskladbě molekul, biologických procesech (jichž se účastní bílkoviny, nukleové kyseliny či polysacharidy), polarizaci světla či spinu elektronů. Kontrola chirality při chemických reakcích v roztoku, kdy cíleně vzniká pravo- či levotočivá forma molekul, patří k největším úspěchům organické chemie v uplynulém půlstoletí.
Molekuly, které nejsou chirální v roztoku či plynné fázi, se mohou za určitých podmínek stát chirálními po adsorpci na pevný povrch, kdy vzniká tzv. chirální adsorbát. Průlomová metoda, která umožňuje vytvářet rozsáhlé dvojrozměrné vrstvy molekul o zvolené chiralitě, byla vyvinuta díky společnému úsilí výzkumníků z Fyzikálního ústavu AV ČR a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR pod vedením Dr. Pavla Jelínka a Dr. Ivo Starého. Jedná se o první praktickou ukázku toho, kdy molekuly na povrchu pevné látky cíleně zaujímají buď pravotočivou, nebo levotočivou orientaci. Čeští vědci dosáhli shodné chirality adsorbovaných molekul v celé monovrstvě, a to pomocí řízené termální transformace chirálních šroubovicových molekul, tzv. helicenů, na planární polyaromatické látky tvořící chirální adsorbáty na povrchu krystalu stříbra. Vědci navíc dokázali přesně popsat průběh vícestupňové chemické transformace molekul s využitím mikroskopu atomárních sil, který pracuje při teplotách blízkých absolutní nule a za podmínek ultravysokého vakua. Podařilo se jim zobrazit jak meziprodukty, tak i finální látky v ojedinělém submolekulárním rozlišení, které dovolilo odečíst ze získaných obrázků přímo strukturu příslušných molekul.
Tato práce představuje revoluční přístup k detailnímu studiu chemických reakcí na povrchu pevných látek, určování struktury molekul a sledování přeměn jejich chirality. Zmíněná originální metoda otevírá nové možnosti přípravy definovaných chirálních povrchů, které mají značný potenciál pro využití v oblasti heterogenní katalýzy, senzorů chirality, molekulární elektroniky, spintroniky, fotoniky či biochemie.
From helical to planar chirality by on-surface chemistry
O. Stetsovych, M. Švec, J. Vacek, J. Vacek Chocholoušová, A. Jančařík, J. Rybáček, K. Kosmider, I. G. Stará, P. Jelínek, I. Starý
Nature Chemistry
DOI: 10.1038/nchem.2662
