Az MTA-SZTE Lendület Elméleti Reakciódinamika Kutatócsoport munkatársai egy innsbrucki kísérleti csoporttal együttműködésben elsőként fejtették meg egy összetett kémiai reakció kísérleti ujjlenyomatát, ami évtizedek óta megoldatlan feladat volt. Tajti Viktor, Győri Tibor és Czakó Gábor közleményét a Nature Chemistry közölte.
2021. AUGUSZTUS 12.
A Junior Prima díjas Czakó Gábor, a Szegedi Tudományegyetem Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszékének egyetemi docense már több mint egy évtizede végez sikeres kutatómunkát az elméleti reakciódinamika területén. Munkája nyomán a kutatók szemei előtt megelevenednek a kémiai reakciókban résztvevő atomok és molekulák, és atomi szintű betekintést nyerhetnek a kémiai átalakulások mechanizmusaiba.
Az elmúlt tíz évben számos publikációja jelent meg hatatomos rendszerek, mint például az atom + metán és halogenid-ion + metil-halogenid reakciók dinamikájáról, amely eredményeket olyan neves folyóiratok, mint a Science, PNAS, Nature Chemistry és Nature Communications közölték. A következő cél pedig egy összetettebb reakció, azaz a kilencatomos F− + CH3CH2Cl rendszer vizsgálata volt, ahol az egymással versengő szubsztitúciós (Cl− + CH3CH2F) és eliminációs (Cl− + HF + C2H4) csatornák elkülönítése évtizedeken keresztül megoldhatatlan feladatnak bizonyult.
Az elméleti módszerekkel azonosított reakciók
Forrás: MTA-SZTE Lendület Elméleti Reakciódinamika Kutatócsoport
A Roland Wester professzor vezetésével működő kísérleti csoport (University of Innsbruck) elsőként vizsgálta ezt a reakciót keresztezett ion-molekula sugár mérésekkel, viszont a kísérletek a képződött iont (Cl−) tudták csak detektálni, így a fent említett két reakciócsatorna kísérleti megkülönböztetésére nem volt lehetőség.
A Czakó Gábor vezetésével működő szegedi Lendület-csoport Tajti Viktor és Győri Tibor PhD hallgatók közreműködésével olyan szimulációkat végzett, amelyek egyértelműen azonosították a két reakcióutat, így a kísérletileg megfigyelt "reakció-ujjlenyomat" is értelmezhetővé vált. Külön érdekesség, hogy a termodinamikailag kedvezőbb szubsztitúciónál nagyobb reaktivitást mutat az elimináció, ami nem a szokásos kinetikai okokra (alacsonyabb gátmagasság), hanem a kedvező támadásiszög-eloszlás kiszélesedésére vezethető vissza. A jelen munka megmutatja, hogy az elméleti modellezés segítségével egy összetett reakció is felbontható egymástól elkülönülő reakcióutakra, amelyek az átalakulások kísérletileg azonosítható jellegzetességeinek megfejtésével azonosíthatóak. A hatatomos rendszerek méretének kilencatomosra való növelésével egy fontos lépés tettek a kutatók a komplex kémiai folyamatok atomi szintű megértése felé.
A Nature Chemistry-cikk magyar szerzői
Fotó: Sahin-Tóth István (SZTE NKI)
Az eredményeket bemutató Nature Chemistry közlemény itt érhető el.
Forrás: https://mta.hu/tudomany_hirei