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新算法找到单个分子最优键断裂点

2017-08-07 09:19:43 来源:中国科学报

  原子力显微镜的最新进展使研究人员得以将机械力应用于单个分子,以诱导产生化学反应。如今,来自西班牙和德国的研究团队提出了一种算法,可判断在分子水平上达到最优键断裂点以便从机械力学的角度诱导产生化学反应所需的最小力。他们在美国物理联合会所属《化学物理学杂志》上报告了这一发现。

  该算法可被应用于任何分子,包括像蛋白质一样的生物分子以及无机分子。此项研究可对多种应用产生重要影响,比如分子机器、具有机械弹性和自我恢复能力的聚合物、胁迫应答材料和催化剂的设计等。同时,该算法还可被用于探究外电场如何催化和控制化学反应。

  当研究机械—化学过程时,研究人员会寻找反应物分子最低能量结构的力学响应。随着外力增加,力量被改变的势能面上的最低能量和过渡状态结构趋于相同。出现这种情形的结构便是一直在寻找的键断裂点。

  “我们的研究表明,既定系统的势能面上存在另外一些重要的点,也就是键断裂点。它们需要被考虑进机械—化学应用。”最新论文共同作者之一Wolfgang Quapp表示,键断裂点是机械—化学领域的一个新概念。

  Quapp介绍说,势能面上的最优键断裂点非常关键,因为它们提供了关于拉力应当以何种方式被应用于触发化学转变的信息,从而以最小的力实现尽可能高的效率。

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