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पानी में डिस्प्लेइड बॉन्ड को विभाजित करना पहले विचार से अधिक जटिल है

Anonim

एक रासायनिक परिप्रेक्ष्य से, तन्यता तनाव के तहत विभाजित डिस्प्लेइड बॉन्ड पहले माना गया की तुलना में काफी जटिल प्रक्रिया है। रुहर-यूनिवर्सिटीएट बोचम के प्रोफेसर डॉ डोमिनिक मार्क्स की अध्यक्षता वाली एक टीम ने पाया कि इस प्रक्रिया के दौरान विस्तार से क्या होता है - जुलिच सुपरकंप्यूटर "जुकेन" पर व्यापक कंप्यूटर सिमुलेशन की सहायता से। शोधकर्ता ने प्रकृति रसायन शास्त्र पत्रिका में अपने परिणामों की रिपोर्ट की।

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दो सल्फर परमाणुओं के बीच बंधन पर लगाए गए पुल की ताकत के आधार पर, बंधन को विभाजित करने वाली प्रतिक्रिया तंत्र बदल जाती है। डोमिनिक मार्क्स कहते हैं, "यह पहले अज्ञात था, और यह विशेष रूप से प्रयोगात्मक डेटा की सही व्याख्या को विचार से कहीं अधिक जटिल बनाता है।"

तनाव के नीचे विस्फोट बंधन

उदाहरण के लिए, प्रोटीन में डिस्प्लेइड बॉन्ड होते हैं। वे उन्हें विशेष संरचनात्मक व्यवस्था में रखते हैं, और जैविक प्रक्रियाओं के लिए एक स्विच के रूप में भी काम करते हैं। यदि वे क्षारीय जलीय घोल में स्थित हैं और इसे गरम किया जाता है, तो निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू होती है: एक हाइड्रॉक्साइड आयन (ओएच-) असुविधा बंधन पर हमला करता है, सल्फर परमाणुओं में से एक के साथ एक नया बंधन बनाता है, और इस प्रकार बंधन को विभाजित करता है। वैज्ञानिकों ने पानी में इस तंत्र क्षारीय हाइड्रोलिसिस को बुलाया।

बोचम के शोधकर्ताओं ने जांच की कि क्या होता है, जब सल्फर बंधन को तन्यता तनाव के तहत भी रखा जाता है। उन्होंने जलीय घोल में एक संबंधित अणु का कंप्यूटर सिमुलेशन किया और बॉन्ड के दोनों सिरों पर लगभग खींच लिया। मार्क्स बताते हैं, "ऐसी मशीनी रसायन प्रक्रिया वास्तव में कोशिकाओं में छोटी ताकतों के लिए होती है, या पुराने रबड़ को रीसायकल करने के लिए उनका उपयोग किया जाता है।"

पानी निर्णायक की भूमिका

इन प्रक्रियाओं को अनुकरण करने में, यह निर्णायक था कि आस-पास के पानी की भूमिका को सही ढंग से ध्यान में रखा जाना चाहिए। हाइड्रोक्साइड आयन जो डिस्प्लेइड बॉन्ड पर हमला करता है, पानी के अणुओं के कोटिंग से घिरा हुआ है, जो हमले के दौरान जटिल तरीके से बदलता है।

आमतौर पर सैद्धांतिक तरीकों का उपयोग करते हैं जो आवश्यक कम्प्यूटेशनल प्रयास को कम करने के लिए आसपास के पानी के प्रभावों को काफी सरल बनाते हैं। वास्तविक रूप से प्रक्रियाओं को अनुकरण करने के लिए, हालांकि, सभी अन्य अणुओं की तरह, पानी को यांत्रिक रूप से क्वांटम की गणना की जानी चाहिए। केवल तभी सिमुलेशन जलीय घोल में प्रतिक्रिया का सही ऊर्जा प्रवाह प्रदान करता है।

विशाल कम्प्यूटेशनल प्रयास

सफलता के लिए कुंजी विशेष रूप से व्यापक कंप्यूटर सिमुलेशन थे, तथाकथित एबी-इनिटियो आण्विक गतिशील सिमुलेशन। मार्क्स बताते हैं, "उन्हें एक विशाल कम्प्यूटेशनल प्रयास की आवश्यकता होती है।" यह यूरोप के सबसे तेज़ कंप्यूटरों में से एक - आईबीएम ब्लू जीन / क्यू कंप्यूटर "जुकेन" जुलिच रिसर्च सेंटर में जुलिच सुपरकंप्यूटिंग सेंटर में प्रबंधित किया गया था। गॉस सेंटर फॉर सुपरकंप्यूटिंग की एक प्रमुख परियोजना के माध्यम से गणना संभव हो गई थी।

सूक्ष्म रसायन शास्त्र पर क्रूर भौतिकी विजयी

डोमिनिक मार्क्स बताते हैं, "हालांकि जटिल रासायनिक प्रक्रियाएं तन्यता तनाव बढ़ जाती हैं, लेकिन अधिकतम बल पर कुछ सरल होता है।" यदि एक फर्म खींचती है - उदाहरण के लिए दो नैनोनेट्स की एक बल - बॉन्ड पर लगाई जाती है, तो सल्फर-सल्फर बंधन का क्षारीय हाइड्रोलिसिस अब नहीं होता है। इसके बजाय, सल्फर परमाणुओं और पड़ोसी कार्बन परमाणु के बीच का बंधन बस टूट जाता है। या, जैसा कि मार्क्स कुछ हद तक अतिसंवेदनशीलता में संक्षेप में है: "जब कच्चे बल के नियम, क्रूर भौतिकी सूक्ष्म रसायन शास्त्र को हराते हैं।"

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कहानी स्रोत:

रूहर-यूनिवर्सिटी-बोचम द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. Przemyslaw Dopieralski, जॉर्दी रिबास-अरिनो, पद्मेश अंजुकंडी, मार्टिन कृपिका, डोमिनिक मार्क्स। क्षारीय समाधान में डाइसल्फाइड बंधन में कमी के यांत्रिक परिदृश्य में अप्रत्याशित मैकेनिक रासायनिक जटिलताप्रकृति रसायन विज्ञान, 2016; डीओआई: 10.1038 / एनकेएम.2632