Исследовательская группа из Испании и Германии теперь разработала первый в своем роде алгоритм, который определяет минимальную силу, которую это берет, чтобы достигнуть оптимального предела связи (BBP) на молекулярном уровне, чтобы механически вызвать химическую реакцию. Они сообщают о своих результатах на этой неделе в Журнале Химической Физики от AIP Publishing.
Алгоритм может быть применен к любой молекуле, включая биологические молекулы как белки, а также неорганические молекулы. Их исследование имеет последствия для многочисленных заявлений, включая молекулярные машины, механически эластичные и полимеры самозаживления, отзывчивые напряжением материалы и дизайн катализатора. Алгоритм может также использоваться, чтобы исследовать, как внешние электрические поля могут катализировать и управлять химическими реакциями.
Изучая mechano-химические процессы, исследователи ищут механический ответ структуры минимальной энергии молекулы реагента. Когда внешняя сила увеличивается, минимальная энергия и структуры переходного состояния на измененной силой поверхности потенциальной энергии становятся идентичными и структура, где это происходит, популярный BBP.
«Наша работа подчеркивает, что там существует другой набор важных моментов на поверхности потенциальной энергии данной системы, а именно, BBP, который должен быть учтен для приложений mechano-химии», сказал Вольфганг Капп, соавтор бумаги, который добавил, что BBP – новое понятие в mechano-химии.Оптимальные BBPs поверхности потенциальной энергии крайне важны, по данным Quapp, потому что они предоставляют информацию о пути, которым растяжимые силы должны быть применены, чтобы вызвать химические преобразования с максимально возможной эффективностью, используя наименьшее количество суммы силы.У связи, изгиба и скрученности молекулы есть переменная жесткость. Поэтому определение имеющих силу лесов молекулы, чтобы предсказать, например, пункт разрыва связи в перегруженной молекуле, означает, что должны быть проверены различные направления внешней силы.
«Наш алгоритм позволяет исследователям определять, какая часть молекулы является самой восприимчивой к механическому напряжению, и таким образом алгоритм – значительный шаг в дизайне более эффективных способов использовать механическую энергию активировать химические реакции», сказал Куэпп. «Важность оптимального BBP проживает, в котором это дает оптимальное направление и величину силы натяжения. Это требует алгоритма, чтобы легко найти эти типы пунктов».Алгоритм основан на траекториях Ньютона, которые прибывают из математического метода вычисления нолей функции.
В случае BBPs траектории Ньютона расположены около пути реакции химической реакции на рассмотрении.