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El método nuevo de la proyección de imagen brilla la nueva luz en las moléculas complejas de la coordinación

Las composiciones de coordinación tienen estructuras moleculares que consistan en uno o los átomos múltiples del metal en el centro, rodeadas por los átomos del metaloide. Su fascinación de las propiedades físicas y químicas, que tienen usos importantes en ciencia material, depende en gran parte de su estructura molecular. Así, un análisis definitivo de su estructura molecular es necesario no sólo para entender sus propiedades, pero también para diseñar composiciones de coordinación específicas con funciones apuntadas.

Aunque varios métodos analíticos están disponibles para la determinación estructural de las composiciones de coordinación, cada uno tienen sus propias limitaciones. Por ejemplo, la cristalografía de la radiografía puede determinar solamente la estructura de composiciones cristalinas, mientras que de resonancia magnética nuclear no puede ofrecer resultados exactos cuando los átomos paramagnéticos están implicados. Una técnica más reciente de la microscopia, microscopia electrónica de transmisión anular de exploración del oscuro-campo del alto-ángulo (HAADF-STEM), que ha revolucionado el campo de la proyección de imagen molecular con la visualización en tiempo real de las únicas moléculas de la coordinación, también se limita a la observación de moléculas simples y planares. Por lo tanto, la determinación estructural de las diversas conformaciones (todas las orientaciones espaciales posibles de átomos) de las moléculas polinucleares cristalinas y amorfas de la coordinación sigue siendo inexplorada.

Para llenar este vacío, las personas de investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, llevadas por profesor Kimihisa Yamamoto y profesor adjunto Takane Imaoka, han desarrollado un método nuevo de la proyección de imagen usando un trazador del metal-átomo en HAADF-STEM para determinar las estructuras conformacionales de las composiciones de coordinación polinucleares complejas y de muchas ramas. Sus conclusión se publican en avances de la ciencia.

Explicando el nuevo método, los estados de profesor Imaoka, “usando el iridio como trazador del metal, porque su alto número atómico (Z=77) proveerá de una mejor visualización HAADF-STEM, sintetizamos composiciones dendríticas fijadas iridio (DPA) del phenylazomethine. Entonces, determinamos las condiciones de funcionamiento óptimas para HAADF-STEM, bajo el cual las diversas conformaciones de estas composiciones de muchas ramas de los DPA se podrían determinar con la exactitud más alta.”

Para determinar las condiciones de funcionamiento óptimas para HAADF-STEM, los investigadores observaron las muestras de la composición de los iridio-DPA, dispersas en la superficie del nanopowder del graphene, bajo una variedad de condiciones de funcionamiento. Encontraron eso que reducía el haz actual a 7 PA y a tiempo de exposición por el pixel a 8 microsegundos y que usaba el aumento inferior ayudado para reducir el daño a la composición de los iridio-DPA y permitieron la observación acertada de su estructura. Los átomos del iridio aparecen como sitios brillantes en las imágenes de HAADF-STEM, indicando su posición en la estructura de la molécula.

La imagen de HAADF-STEM de la molécula de los iridio-DPA fue obtenida una vez usando las condiciones óptimas, los investigadores la comparó a las imágenes simuladas de todas las conformaciones posibles de la molécula para encontrar el fósforo más cercano. Las estructuras capturadas en las imágenes experimentales de HAADF-STEM ajustadas extremadamente bien con las estructuras conformacionales simuladas. Así, la orientación conformacional más exacta de una molécula puede ser determinada fácilmente comparando HAADF-STEM e imágenes simuladas.

Los usos potenciales de esta tecnología conducida metal pesado de HAADF-STEM no sólo se limitan a las composiciones de coordinación del análisis estructural. Destacando el trabajo futuro, las NOTAs de profesor Imaoka, “nuestro estudio son un esfuerzo pionero en las estructuras conformacionales de la proyección de imagen de macromoléculas complejas. Pues esta tecnología es efectiva para las composiciones cristalinas y amorfas, creemos que esta tecnología puede también ser aplicada para la determinación de las estructuras de péptidos multinuclear con la complejación con los átomos del metal del trazador, y el trabajo sobre esta área es ya debajo progreso.”

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.