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Il metodo novello della rappresentazione splende il nuovo indicatore luminoso sulle molecole complesse di coordinamento

I composti di coordinamento hanno strutture molecolari che consistono di uno o degli atomi multipli del metallo al centro, circondate dagli atomi del metalloide. Loro affascinare i beni fisici e chimici, che hanno applicazioni significative nella scienza dei materiali, dipende in gran parte dalla loro struttura molecolare. Quindi, un'analisi definitiva della loro struttura molecolare è necessaria non solo per la comprensione dei loro beni, ma anche per la progettazione dei composti di coordinamento specifici con le funzioni mirate a.

Sebbene parecchi metodi analitici siano disponibili per la determinazione strutturale dei composti di coordinamento, ciascuno presentano le loro proprie limitazioni. Per esempio, la cristallografia a raggi x può determinare soltanto la struttura dei composti cristallini, mentre a risonanza magnetica nucleare non può fornire i risultati accurati quando gli atomi paramagnetici sono implicati. Una tecnica più recente di microscopia, la microscopia elettronica a scansione anulare del scuro-campo dell'angolo alto (HAADF-STEM), che ha rivoluzionato il campo della rappresentazione molecolare con visualizzazione in tempo reale di singole molecole di coordinamento, egualmente è limitata all'osservazione delle molecole semplici e planari. Quindi, la determinazione strutturale di varie conformazioni (tutti gli orientamenti spaziali possibili degli atomi) sia delle molecole polinucleari cristalline che amorfe di coordinamento rimane inesplorata.

Per colmare questa lacuna, un gruppo dei ricercatori dall'istituto di tecnologia di Tokyo, piombo dal professor Kimihisa Yamamoto ed il professore associato Takane Imaoka, ha messo a punto un metodo novello della rappresentazione facendo uso di un elemento tracciante dell'metallo-atomo in HAADF-STEM per determinare le strutture conformazionali dei composti di coordinamento polinucleari complessi e molto ramificati. I loro risultati sono pubblicati negli avanzamenti di scienza.

Spiegando il nuovo metodo, stati di prof. Imaoka, “facendo uso di iridio come elemento tracciante del metallo, perché il suo alto numero atomico (Z=77) fornirà la migliore visualizzazione HAADF-STEM, abbiamo sintetizzato i composti dentritici di phenylazomethine fissati (DPA) iridio. Poi, abbiamo determinato le condizioni di gestione ottimali per HAADF-STEM, sotto cui le conformazioni differenti di questi composti molto ramificati delle DPA potrebbero essere determinate con il più alta accuratezza.„

Per determinare le condizioni di gestione ottimali per HAADF-STEM, i ricercatori hanno osservato i campioni del composto delle iridio-DPA, dispersi sulla superficie del nanopowder del graphene, in varie condizioni di gestione. Hanno trovato quello che riduce il raggio corrente a 7 PA ed al tempo di esposizione per pixel a 8 microsecondi e che usando l'ingrandimento basso contribuito per diminuire il danneggiamento del composto delle iridio-DPA ed hanno permesso la riuscita osservazione della sua struttura. Gli atomi dell'iridio compaiono come punti luminosi nelle immagini di HAADF-STEM, indicanti la loro posizione nella struttura della molecola.

L'immagine di HAADF-STEM della molecola delle iridio-DPA è stata ottenuta una volta facendo uso delle condizioni ottimali, i ricercatori la ha confrontata alle immagini simulate di tutte le conformazioni possibili della molecola per trovare la corrispondenza più vicina. Le strutture catturate nelle immagini sperimentali di HAADF-STEM misura estremamente bene con le strutture conformazionali simulate. Quindi, l'orientamento conformazionale più accurato di una molecola può essere determinato facilmente confrontando HAADF-STEM e le immagini simulate.

Le applicazioni potenziali di questa tecnologia di HAADF-STEM guida metallo pesante non solo sono limitate ai composti di coordinamento dell'analisi strutturale. Evidenziando i lavori futuri, le osservazioni di prof. Imaoka, “il nostro studio è uno sforzo aprente la strada in strutture conformazionali della rappresentazione delle macromolecole complesse. Poichè questa tecnologia è efficace per sia i composti cristallini che amorfi, crediamo che questa tecnologia possa anche essere applicata per la determinazione delle strutture dei peptidi multinuclear con complessazione con gli atomi del metallo dell'elemento tracciante ed il lavoro su questa area è già sotto progresso.„

Source:
Journal reference:

Takada, K., et al. (2021) Metal atom-guided conformational analysis of single polynuclear coordination molecules. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abd9887.