İlk kez bilim adamları, atom kuvvet mikroskopu kullanarak tek bir molekül içindeki hidrojen bağlarının gücünü araştırmayı başardı. Basel İsviçre Nanobilim Enstitü Ağındaki araştırmacılar, Science Advances Dergisi‘nde sonuçları açıkladı.
Hidrojen, evrende en yaygın elementtir ve neredeyse tüm organik bileşiklerin ayrılmaz bir parçasıdır. Makromoleküllerin molekülleri ve bölümleri, hidrojen bağları olarak bilinen bir etkileşim olan hidrojen atomları vasıtasıyla birbirine bağlıdır. Bu etkileşimler doğada önemli bir rol oynamaktadır, çünkü proteinlerin veya nükleik asitlerin spesifik özelliklerinden sorumludurlar ve örneğin suyun yüksek bir kaynama sıcaklığına sahip olmasını sağlarlar.
Bugüne kadar, tek moleküllerde hidrojenin ve hidrojen bağlarının spektroskopik veya elektron mikroskobik analizi yapmak mümkün değildi. Atomik kuvvet mikroskobu ile yapılan araştırmalar da net sonuçlar vermemiştir.
Profesör Ernst Meyer’in İsviçre Nanobilim Enstitüsü’ndeki Ekibi ve Basel Üniversitesi Fizik Departmanı’ndan Dr. Shigeki Kawai, bireysel cyclic hydrocarbon (siklik hidrokarbon) bileşiklerinin hidrojen atomlarını incelemek için, yüksek çözünürlüklü bir atomik kuvvet mikroskopu kullanmayı başardı.
Araştırmacılar, Japonya’daki meslektaşları ile birlikte pervaneye benzeyen yapıları seçtiler. Bu itici araçlar kendilerini, iki hidrojen atomunun daima yukarı doğru konumlanacak şekilde bir yüzey üzerine yerleştirirler. Karbon monoksit ile işlevselleştirilen atomik kuvvet mikroskopunun ucu bu hidrojen atomlarına yeterince yakınlaşırsa, daha sonra incelenebilen hidrojen bağları oluşur.
Hidrojen bağları, kimyasal bağlardan çok daha zayıf, moleküllerarası Van der Waals Etkileşimi’nden (Aynı türden veya farklı türden atomların bir araya gelmesini sağlayan kimyasal bağlar) daha güçlüdür. Atomik kuvvet mikroskobunun ucundaki oksijen atomları ile propellane (daha düşük molekül) hidrojen atomları arasındaki ölçülen kuvvetler ve uzaklıklar, Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi‘nden Prof. Adam S. Foster tarafından yapılan hesaplamalara karşılık gelmektedir. Etkileşimin açıkça hidrojen bağı içerdiğini gösterirler. Ölçümler, çok daha zayıf Van der Waals kuvvetlerinin ve daha güçlü iyonik bağların dışında kalabileceği anlamına geliyor.
Bu çalışmayla, Basel Üniversitesi’nden İsviçre Nanobilim Enstitü Ağı Araştırmacıları, hidrojen atomlarının gözlemlenmesi yoluyla nükleik asitler veya polimerler gibi üç boyutlu molekülleri tanımlamak için yeni yollar açtı.
