Los desarrollos recientes en microscopía de fuerza atómica han permitido a los investigadores aplicar fuerzas mecánicas a moléculas individuales para inducir reacciones químicas.
Un equipo de investigación de España y Alemania ha desarrollado un algoritmo primero en su tipo que determina la fuerza mínima que se necesita para alcanzar el punto óptimo de ruptura de enlaces BBP a nivel molecular para inducir mecánicamente una reacción química.informar sus hallazgos esta semana en El diario de la física química , de AIP Publishing.
El algoritmo se puede aplicar a cualquier molécula, incluidas las moléculas biológicas como las proteínas y las moléculas inorgánicas. Su investigación tiene implicaciones para numerosas aplicaciones, incluidas máquinas moleculares, polímeros mecánicamente resistentes y autocurables, materiales sensibles al estrés y diseño de catalizadores.El algoritmo también se puede usar para explorar cómo los campos eléctricos externos pueden catalizar y controlar las reacciones químicas.
Al estudiar los procesos mecanoquímicos, los investigadores buscan la respuesta mecánica de la estructura de energía mínima de la molécula reactante. A medida que aumenta la fuerza externa, la energía mínima y las estructuras de estado de transición en la superficie de energía potencial modificada por la fuerza se vuelven idénticas y la estructuradonde esto ocurre es el BBP buscado.
"Nuestro trabajo destaca que existe otro conjunto de puntos importantes en la superficie de energía potencial de un sistema dado, a saber, el BBP, que debe tenerse en cuenta para las aplicaciones de mecanoquímica", dijo Wolfgang Quapp, coautordel artículo que agregó que BBP es un nuevo concepto en mecanoquímica.
De acuerdo con Quapp, las BBP óptimas de una superficie de energía potencial son cruciales, ya que proporcionan información sobre la forma en que se deben aplicar las fuerzas de tracción para desencadenar transformaciones químicas con la mayor eficiencia posible utilizando la menor cantidad de fuerza.
El enlace, la flexión y la torsión de una molécula tienen una rigidez variable. Por lo tanto, determinar el andamio de una molécula que soporta la fuerza, para predecir, por ejemplo, el punto de ruptura del enlace en una molécula estirada en exceso, significa que las diferentes direcciones del exteriorla fuerza debe ser probada
"Nuestro algoritmo permite a los investigadores identificar qué parte de una molécula es más susceptible al estrés mecánico y, por lo tanto, el algoritmo es un paso significativo en el diseño de formas más eficientes de aprovechar la energía mecánica para activar las reacciones químicas", dijo Quapp ".La importancia del BBP óptimo reside en que proporciona la dirección y la magnitud óptimas de la fuerza de tracción. Esto requiere un algoritmo para encontrar fácilmente este tipo de puntos ".
El algoritmo se basa en las trayectorias de Newton, que provienen del método matemático de cálculo de ceros de una función. En el caso de las BBP, las trayectorias de Newton se ubican cerca de la trayectoria de reacción de la reacción química en consideración.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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