Cientistas estabeleceram um novo recorde para o menor e mais apertado nó molecular ao criarem o composto referido como Au6. Esse composto químico, que se destaca por seus seis átomos de ouro, se auto-organiza em nó com a fórmula [Au6{1,2-C6H4(OCH2CC)2}3{Ph2P(CH2)4PPh2}3].
Para quem tem pressa:
- Cientistas criaram o menor nó molecular já registrado. O composto Au6 se auto-organiza em nó com três cruzamentos, conhecido como trevo. Este composto, com seis átomos de ouro, representa um avanço significativo na compreensão das complexidades moleculares;
- A estrutura do nó Au6 é notável por sua configuração apertada, com apenas 54 átomos em sua espinha dorsal, superando o recorde anterior de 69 átomos em um metalanó e 76 num nó orgânico de trevo. Os nós moleculares são categorizados pelo número de cruzamentos, e o Au6 forma o tipo mais simples de nó não trivial;
- A criação de nós moleculares é um desafio devido à necessidade de manipular sequências longas e finas de átomos sem a possibilidade de interação física direta. Compreender e replicar esses processos é crucial para avançar no conhecimento sobre moléculas como DNA, RNA e proteínas, que formam nós naturalmente;
- A equipe de pesquisa, liderada pelo professor Richard Puddephatt da Universidade de Western Ontario, descobriu o nó Au6 acidentalmente enquanto experimentava combinações de acetilídeos de ouro e ligantes de fosfina. Embora o processo não seja totalmente compreendido, pode ser repetido e tem potencial para uso em situações mais complexas.
A maneira como uma molécula interage com outras depende não só dos elementos que a compõem, mas também da forma que eles assumem. Moléculas complexas podem ser dobradas de inúmeras maneiras – e muitas vezes apenas uma delas produzirá os efeitos biológicos desejados. Prever e controlar tais dobras é um dos problemas mais difíceis da ciência. E a computação começa a superar o trabalho humano nesta área.
Nó com dobras de moléculas
Os nós representam o extremo desta complexidade. Não é fácil atar sequências longas e finas de átomos em nós, pois não é possível simplesmente pegar as extremidades como pedaços de corda.
Encontrar maneiras de atar nós moleculares pode ajudar a desenvolver a capacidade humana para amarrações mais práticas. É que o DNA, o RNA e muitas proteínas formam nós sem intervenção humana, então aprender a atar nós por conta própria ajuda a entender o comportamento dessas moléculas.
Os nós são categorizados pelo número de cruzamentos. O Au6 forma o tipo mais simples de nó não trivial, com três cruzamentos, conhecido como trevo. Para medir o quão apertados os nós moleculares estão, os químicos usam o número de átomos na sequência do nó, dividido pelo número de cruzamentos, como uma medida aproximada. Quanto menos átomos por cruzamento, mais apertado o nó.
O Au6, desenvolvido por uma equipe que inclui o professor Richard Puddephatt da Universidade de Western Ontario (Canadá), tem apenas 54 átomos em sua espinha dorsal. Isso se compara com o recorde anterior de um metalanó de 69, enquanto nenhum nó orgânico de trevo foi alcançado com menos de 76 átomos. Modelos teóricos sugerem que 50 átomos podem ser o mínimo para um nó.
Atando nós
A maior parte da produção de nós moleculares envolve a criação de nós cada vez mais complexos. Mas existe um subcampo dedicado à produção de nós cada vez mais apertados. Os nós menores geralmente são feitos usando íons metálicos para desenhar cadeias helicoidais na forma de alvo. Depois, remove-se os metais para deixar um nó. É um passo em direção a plásticos mais fortes e leves, por exemplo.
O Au6, no entanto, é feito de forma diferente. E Puddephatt disse à New Scientist que foi um acidente. A equipe misturava dois líquidos contendo diferentes moléculas para criar estruturas com cadeias interligadas, mas não anuladas, chamadas catenanas. Ao usar a cristalografia de raios-X para estudar o produto, descobriram que algumas das catenanas se auto-organizaram em nós do tipo trevo.
“Fizemos muitas combinações de acetilídeos de ouro e ligantes de fosfina e nunca antes deram um nó de trevo”, disse Puddephatt. “Não tínhamos previsto que isso aconteceria neste caso, então foi serendipidade.” Puddephatt reconheceu que o processo ainda não é totalmente compreendido. Mas dá para repetí-lo, com potencial para uso em situações mais complexas. O estudo foi publicado na revista científica Nature Communications.