Forskare skapar världens tätaste knut, men det är vad den gjordes med som är extraordinärt

Knutar representerar ett grundläggande inslag i vardagen, såväl som ett intressant koncept ur filosofisk och vetenskaplig synvinkel. Det finns till exempel en matematisk teori om knutar, och flera forskare har funnit sig med några knutar som består av väldigt få atomer. Tills vi kommer till teamet som slog rekord och skapade den tätaste knuten i världen på bara 54 atomer

Knutar som blir allt tätare, med rekordresultat

Exhibit made by Estes Objethos Atelier, photo by Rodrigo.Argenton/Wikimedia Commons - CC BY-SA 4.0 DEED

Knutar som erhållits genom att fläta samman molekylära trådar vid olika korsningar har det talats om under några år i kemin. År 2017 åstadkom ett team från University of Manchester en knut som aldrig tidigare skådats som består av åtta korsningar i en sluten krets av 192 atomer. Målet var ganska tydligt då, lika tydligt som idag: att skapa avancerade material som är lätta, starka och flexibla. Kort sagt, jakten på de mest täta knutarna är inte ett självändamål, utan kan få återverkningar i forskningen och i det verkliga livet. Som upprepades av professor David Leigh, huvudförfattare till studien, gjordes knutarna genom att väva molekylära trådar runt metalljoner, med korsningar som liknar stickning. Och om återverkningarna säger han:

Skottsäkra västar är gjorda av Kevlar, en sorts plast gjord av styva molekylära stavar inriktade i en parallell struktur. Men polymertrådsflätning har potential att skapa mycket starkare, lättare och mer flexibla materil i miljön.

Den mest täta knuten i världen har skapats i laboratorium: den har bara 54 atomer

Pexels

Det har bara gått 3 år sedan Manchester-forskarnas arbete, och ett team av kinesiska och amerikanska vetenskapsmän åstadkommer något som aldrig tidigare skådats. Som en del av forskningen om molekylära knutar lyckas de få en kedja av 69 atomer att korsa sig själv tre gånger, vilket skapar den tätaste knuten som någonsin skådats. Och överträffar det extraordinära resultatet från 2017. Samtidigt inser forskarna att förhållandet mellan antalet atomer och korsningen är kopplat till styrkan i den molekylära knuten. Ju lägre detta förhållanden är, desto starkare knut.

Några år går och samma kinesiska team publicerar en ny forskning i Nature Communications, där de meddelar att de har övertäffat det tidigare rekordet. Faktum är att de skapade i laboratoriet en molekylär knut som består av 54 atomer, med 3 korsningar, ett värde som gör den till den tätaste knuten i världen. Men hur kan det vara möjligt?

Hur skapades världens tätaste knut?

Ll0103/Wikimedia Commons - CC BY-SA 4.0 DEED

Kort sagt, av en slump. Det kinesiska och amerikanska teamet bakom den tidigare världens mest täta knut arbetade på att skapa metallacetyllider i laboratoriet. Och genom att länka guldacetyliden med en disfosfinligand kolstruktur, kunde den skapa en tre-kors knut istället för en kedja. I kemiska mått är det den tätaste knuten i världen, eftersom den består av bara 54 atomer. Men om vi återgår till diskussionen om förhållandet mellan antalet atomer och skärningspunkter så var det i fallet från 2020, 63 stycken, medan det i det här fallet är 18. I praktiken är den senaste knuten, som skapades i labbet mycket starkare än den tidigare.

Som vi sa, att skapa allt mindre molekylära knutar har betydande följder för att göra bättre material. Samtidigt kan det hjälpa oss att bättre förstå de mikroskopiska knutar som finns i vårt genetiska arv, RNA och proteiner. Eller för att slå ännu ett litet rekord.