Her molekülün, hareket eden atomlarının oluşturduğu karmaşık bir görüntüsü vardır. Tekil çekirdek titreşimlerinin belirlenmesi ve incelenmesi de, kimyasal reaksiyonların tahmin ve kontrol edilmesinin püf noktalarının ortaya çıkartılmasını sağlayabilir. İsviçre’den biyoteknoloji araştırmacılarının geliştirdiği yeni bir yöntem ile bilim insanları tekil çekirdek titreşimlerinin görüntülerini incelemeyi başardılar.

Yeni yöntem sayesinde, moleküler hareket ve enerji daha önce görülmemiş şekilde detaylı ölçülebiliyor. Bu sayede, biyoteknoloji alanındaki kimyasal reaksiyonların daha iyi anlaşılabilmesi ve daha iyi kontrol edilebilmesi mümkün.

Nature Communications’da yayımlanan çalışmadaki bu yöntemde, oldukça yüksek enerji çözünürlüğü olan bir moleküldeki atomların spesifik hareketlerinin ölçülebilmesi için X-ışını saçılımı kullanılıyor.

Yöntem, fikir olarak molekülün yüksek enerjili, lokalize hale uyarılmasını temel alıyor. Daha sonra molekülün yaydığı X-ışını radyasyonunun oluşturduğu enerji görünümü belirli bir hassasiyet ile taranıyor ve tekil incelemeler mümkün hale geliyor.

Her molekülün kendi enerji görüntüsü ya da molekül uyarıldığında atomların geçtiği çok boyutlu bir hareket spektrumu vardır. Bu hareketler ise bağların eğilmelerini ve gerilmelerini içerir. Geometrik terimlerle ifade edilen, tek bir molekülde atomların birbirleriyle olan ilişkileri, bir molekülün potansiyel enerji yüzeyinin (PES) belirlenmesi için bilim insanlarının bilmesi gereken temel şeylerden biridir. Moleküler yapıların, özelliklerin ve reaktifliğin çalışılabilmesi için, PES büyük bir öneme sahiptir. PES; tezleştirme ve ışıl kimya süreçlerinde oldukça kullanışlıdır.

İlk defa bu teknik sayesinde, bilim insanları, moleküldeki kolektif atomik hareketin temel bileşenlerine ayırmayı başardılar. Yani, bir moleküldeki kolektif çok boyutlu atom hareketini incelemekten daha ileri gidip, seçilen reaksiyon koordinatlarındaki belirli titreşimlerin incelenebilmesi mümkün hale geliyor.

Tipik olarak bir molekül uyarıldığında, mevcut ölçüm ile aynı anda tüm atomların hareketleri gösterilir ve PES görüntüsü her türlü titreşimi içerisinde barındıran karmaşık bir yapıdadır. Araştırmacıların geliştirdiği yöntemde ise, X-ışını foton enerjisi seçilmiş çekirdek hareketinin titreşimlerini uyarmak için ayarlanabiliyor. Bu, geliştirilen reaksiyon kontrol yöntemlerinin temelini oluşturabilir.

---

İlgili Makale: Rafael C. Couto, Vinícius V. Cruz, Emelie Ertan, Sebastian Eckert, Mattis Fondell, Marcus Dantz, Brian Kennedy, Thorsten Schmitt, Annette Pietzsch, Freddy F. Guimarães, Hans Ågren, Faris Gel’mukhanov, Michael Odelius, Victor Kimberg, Alexander Föhlisch. Selective gating to vibrational modes through resonant X-ray scattering. Nature Communications, 2017; 8: 14165 DOI: 10.1038/ncomms14165

Kaynak: KTH The Royal Institute of Technology

---