طور العلماء في معهد وايزمان للعلوم طريقة تتيح التمييز بين البلورات اليمنى واليسرى من خلال استخدام المجال المغناطيسي. وقد تكون هذه الطريقة بمثابة أخبار جيدة لمصنعي الأدوية والمبيدات والأسمدة
في منتصف القرن التاسع عشر، اكتشف لويس باستور أن هناك جزيئات ذات اتجاه - يسارًا أو يمينًا. قام بفصل بلورات هذه الجزيئات باستخدام الملقط وافترض أن الاتجاه تم إنشاؤه بواسطة تأثير المجال المغناطيسي للأرض. ورغم أنه تبين عدم صحة هذه الفرضية، إلا أن علماء من معهد وايزمان للعلوم والجامعة العبرية في القدس وجدوا مؤخرًا علاقة غير مباشرة بين المغناطيسية واتجاه الجزيئات، واستخدموا هذا الارتباط لفصل البلورات ذات التوجهات المختلفة.
يعد فرز البلورات حسب اتجاهها - المعروف باسم عدم التناظر - خطوة أساسية في إنتاج الأدوية والمبيدات الحشرية والعديد من المواد الكيميائية الأخرى. وذلك لأنه في بعض الأحيان فقط الجزيئات التي لها عدم انطباقية معينة تؤدي إلى النتائج المرغوبة - في حين أن تلك التي لها عدم تناظرية معاكسة قد تكون عديمة الفائدة أو حتى ضارة. ويقول البروفيسور رون نعمان من قسم الفيزياء الكيميائية والبيولوجية في المعهد: "مع الأساليب الحالية، يجب أن تتكيف عملية الفرز مع نوع البلورة". "من ناحية أخرى، فإن نهجنا مناسب لأي بلورة تتشكل من جزيئات كيرالية تلقائيًا، لذلك قد يكون أرخص وأكثر كفاءة." البحث الذي أجراه البروفيسور نعمان والبروفيسور مئير لاهاف من قسم المواد والسطوح في المعهد والبروفيسور يوسي بلاتيل من الجامعة العبرية، نُشر مؤخراً في المجلة العلمية "العلوم الكيميائية".
ومن أجل فرز البلورات، استخدم العلماء ظاهرة اكتشفها سابقًا أعضاء مجموعة البروفيسور نعمان: تأثير CISS، وهو اختصار لانتقائية الدوران الناجمة عن عدم التناظر. ومعنى ذلك أنه عندما تتلامس الجزيئات مع سطح ما، تصبح مستقطبة (كهربائيًا)، تتبع حركة الإلكترونات من أحد جانبي الجزيء إلى الجانب الآخر. في الجزيئات اللولبية، يكون الاستقطاب الكهربائي مصحوبًا باستقطاب "اللف المغزلي". يمكن وصف ذلك كما لو أن الشحنة الكهربائية الموجودة في نهاية الجزيء تدور في اتجاه معين: في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. في دراسات سابقة، أظهر العلماء أنه بمساعدة تأثير كيبك (CISS) من الممكن فرز المواد وفقًا لاتجاهاتها: عندما عرضوا محلولًا يحتوي على جزيئات يمينية ويسارية على سطح مغناطيسي، كان بشكل أساسي جزيئات ذات عدم انطباقية معينة عالقة على السطح.
عندما أدخل العلماء سطحًا مغناطيسيًا في محلول من الجزيئات الحلزونية اليمنى واليسرى (باللونين الأحمر والأزرق)، تشكلت بلورات من الجزيئات ذات الأقطاب المغناطيسية المتقابلة
وفي الدراسة الجديدة، أظهر العلماء أن هذه الطريقة يمكن تطبيقها أيضًا على البلورات. أولاً، قام العلماء بتعريض المحاليل التي تحتوي على جزيئات كيرالية إلى سطح مغناطيسي، وكما أظهروا سابقًا، فإن الجزيئات ذات درجة معينة من اللولبية فقط هي التي انجذبت إلى السطح. وعندما وصلت الجزيئات إلى تركيز عالٍ، بدأت في التبلور، وهكذا حصل العلماء على بلورات تحتوي على جزيئات ذات اتجاه معين - وهي حقيقة ذات أهمية كبيرة للاستخدامات الصناعية المستقبلية. يقول البروفيسور نعمان: "كانت تجربتنا بسيطة بشكل لا يصدق، لكنها أدت إلى فرز بلوري فعال للغاية". "من الممكن تطوير طريقة الفرز بمستوى تنقية عالي في الصناعة."
وضمت المجموعة البحثية الدكتور فرانشيسكو تيسيناري وجاكوب ستيدل وشاهار بيلاتيل من قسم الفيزياء الكيميائية والبيولوجية بمعهد وايزمان للعلوم والبروفيسور كلاوديو فونتانزي من جامعة مودينا وريجيو إميليا في إيطاليا.
تسمح الطريقة الموضحة في التجربة بفرز البلورات وفقًا لطبيعتها اللامركزية بدقة تصل إلى 98%.
للمادة العلمية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
مقالة جميلة جدا