تم حل التحدي الذي شغل الكيميائيين لعقود من الزمن - تحضير جزيئات جذرية مستقرة ومفيدة - في الأبحاث التي أجريت في التخنيون
التحدي الذي شغل الكيميائيين لعقود من الزمن - تحضير جزيئات جذرية مستقرة ومفيدة - قد تم حله في الأبحاث التي أجريت في التخنيون. تم إجراء البحث من قبل مجموعة بحثية مكونة من البروفيسور المشارك أليكس سبيلمان من كلية شوليك للكيمياء في التخنيون والدكتور مارك أيرون من معهد وايزمان، وساعدا في الحسابات التي تفسر الاستقرار الذي تم تحقيقه. نُشرت نتائج الدراسة يوم الجمعة (6 فبراير 2015) في مجلة Nature Communications.
الجزيئات الجذرية هي جزيئات تحتوي على عدد فردي من الإلكترونات. تميل الإلكترونات إلى التنظيم في أزواج وبالتالي خلق توازن الطاقة، وبالتالي في الحالة المذكورة أعلاه - عدد فردي من الإلكترونات، وإلكترون واحد غير متزاوج - هناك خلل في توازن الطاقة. لتحقيق توازن الطاقة، يحتاج الجزيء الجذري إلى إلكترون إضافي، لذلك يميل إلى التفاعل بسرعة مع الجزيئات الأخرى، مما يعني أنه غير مستقر.
على الرغم من هذه القاعدة - التي بموجبها تكون الجزيئات الجذرية غير مستقرة - توجد جذور مستقرة. في عام 1900، تم اكتشاف جذري عضوي مستقر ذو بنية ثلاثية، ثلاثي فينيل ميثيل، لأول مرة من قبل البروفيسور موسى جومبيرج من جامعة ميشيغان. أدى هذا الاكتشاف التاريخي إلى اكتشاف جذور مستقرة أخرى. في عام 1960، اكتشف ليبيديف وكازارنوفسكي جذر عضوي آخر مستقر للغاية، وهو تيمبو. وتستخدم هذه الجزيئات حاليًا في صناعة البلاستيك الدوائي وفي إنتاج المطاط وكذلك في الطب والزراعة والكيمياء الحيوية وقياس المسافات في الأنظمة البيولوجية مثل الحمض النووي.
ومع ذلك، فإن الجذور المستقرة المعروفة لها العديد من العيوب، بما في ذلك تكلفة الإنتاج العالية والبنية المكانية التي تحد من استخدامها.
إن الجزيء الجديد الذي طوره البروفيسور المشارك سبيلمان - جذري نيتروكسل ألفا الهيدروجين المستقر - قد يحدث تغييرا جذريا في هذا المجال. إنه جذري مستقر ذو بنية مكانية أكثر "قابلة للاستخدام". وفي نهاية المقال، يشير الأستاذ المشارك سبيلمان إلى أن هذا الجزيء جذاب بشكل خاص في سياق التطبيقات المستقبلية في مجال الحفز الكيميائي وفي سياق الدراسات البيولوجية. "في الواقع، الطريق ممهد هنا للعديد من التطبيقات في مجال الحفز الكيميائي والبيولوجيا والطب."
أليكس سبيلمان، المولود في الدنمارك، جاء إلى إسرائيل في سن 18 عامًا كمتطوع في كيبوتس حمادية. بعد عودته إلى الدنمارك وحصل على درجة الماجستير في الطب هناك، عاد إلى إسرائيل، وحصل على درجة الدكتوراه في معهد وايزمان وما بعد الدكتوراه في ETH زيورخ، وفي عام 2009 انضم إلى التخنيون كعضو هيئة تدريس في كلية الكيمياء.
خلال درجاته العليا، وكذلك في مرحلة ما بعد الدكتوراه، انخرط سبيلمان في التخليق العضوي للمواد الطبيعية، أي في تحضير المواد الطبيعية في المختبر وفي دراسة نشاطها البيولوجي. عندما وصل إلى التخنيون قرر العودة إلى العلوم الأساسية.
ويوضح قائلاً: "هذه هي وجهة نظري الإستراتيجية اليوم". "أريد أن أبدأ باكتشاف علمي أساسي، ومن هناك أطوره إلى التوليف والتطبيق. الكيمياء مجال رائع ورائع يتطلب الكثير من الإبداع منك. هناك شيء مُرضٍ للغاية في تطوير فكرة جديدة وتحقيقها."
