İlk kez, atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak tek bir moleküldeki hidrojen bağlarının kuvveti çalışılabildi. University of Basel'deki Swiss Nanoscience Institute’den araştırmacıların gerçekleştirdiği bu çalışmanın bulguları, Science Advances dergisinde yayımlandı.

Evrendeki en yaygın element olan hidrojen, neredeyse bütün organik bileşiklerin ayrılmaz bir parçası. Moleküller ve makro-moleküllerin belirli kısımları, hidrojen atomları sayesinde birbirleriyle etkileşime girebilirler ve bu etkileşim hidrojen bağı olarak bilinir. Hidrojen atomları sayesinde elde edilen bu etkileşim, doğada oldukça önemli bir role sahiptir. Çünkü proteinlerin ya da nükleik asitlerin belirli özelliklerinden bu etkileşim sorumludur. Ayrıca, suyun görece yüksek olan kaynama noktası da hidrojen bağından kaynaklanır.

Şimdiye kadar, tekil moleküllerde hidrojenin ve hidrojen bağının spektroskobik ya da elektron mikroskobik analizini gerçekleştirmek mümkün değildi. Ayrıca, atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak yapılan incelemelerde net sonuçlar elde edilemiyordu.
Fakat Swiss Nanoscience Institute’den bilim insanlarının gerçekleştirdiği yeni bir çalışmada, yüksek çözünürlüklü atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak tekil, halkalı hidrokarbon bileşiklerinin hidrojen atomları incelenebildi.

Daha Net Görüntü İçin Doğru Molekülü Seçmek

Kimyasal moleküller üzerine çalışma yaparken, kullanılan yöntem her ne kadar doğru olsa da bazen seçilen moleküllerin de yapılan çalışmaya uyumlu olması gerekir. Yani, gözlemlenmek istenilen olaya göre doğru molekül seçiminin yapılması şarttır. Yaptıkları çalışma kapsamında da bilim insanları, pervane benzeri moleküler yapıya sahip bileşikleri tercih ettiler. Bu pervaneli yapılar, yüzey üzerinde iki hidrojen atomları yukarıya bakacak şekilde düzen alıyorlar. Eğer atomik kuvvet mikroskobunun karbon monoksit ile işlev kazandırılmış ucu bu hidrojen atomlarına yaklaştırılırsa, hidrojen bağları meydana geliyor ve bu bağların incelenmesi mümkün oluyor.
Kimyasal ya da molekül içi bağlara kıyasla, hidrojen bağı oldukça zayıf bir etkileşimdir. Fakat moleküller arası van der Waals etkileşimlerine kıyasla da daha güçlüdür. Atomik kuvvet mikroskobunun ucundaki oksijen atomları ile pervane benzeri yapının (propellane) hidrojen atomları arasındaki ölçülen kuvvetler ve uzaklıklar, Finlandiya'daki Aalto University’den Profesör Adam S. Foster tarafından yapılan hesaplamalarla uyumluluk gösteriyor. Ölçümler, çok daha zayıf olan van der Waals etkileşimleri ve daha güçlü iyonik bağların hesaplamalarda hariç tutulabileceği anlamına geliyor.

Yaptıkları bu çalışmayla bilim insanları, hidrojen atomlarının gözlemlenmesi yoluyla nükleik asitler veya polimerler gibi üç boyutlu molekülleri tanımlamada yeni bir yöntem sunuyor.

---

İlgili Makale: 1.Shigeki Kawai, Tomohiko Nishiuchi, Takuya Kodama, Peter Spijker, Rémy Pawlak, Tobias Meier, John Tracey, Takashi Kubo, Ernst Meyer, Adam S. Foster. Direct quantitative measurement of the C═O⋅⋅⋅H–C bond by atomic force microscopy. Science Advances, 2017; 3 (5): e1603258 DOI: 10.1126/sciadv.1603258

Kaynak: Universität Basel. (2017, May 11). Hydrogen bonds directly detected for the first time. AlphaGalileo. Retrieved May 15, 2017 from http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=175307&CultureCode=en

---