Исследование проходило в лаборатории проф. Ронни Нойман из отдела органической химии Института Вейцмана. Проф.
Нейман объясняет, что для того, чтобы соединиться друг с другом, молекулы должны преодолеть энергетический барьер: «Преобладающая теория заключалась в том, что случайные контакты между молекулами приводят к связыванию, в конечном итоге создавая небольшие кластеры, которые становятся зародышами для роста более крупных кристаллов. Но молекулы, которые беспорядочно движутся в растворе, должны быть правильно выровнены, чтобы кристаллизоваться. В последние годы исследователи начали думать, что этот процесс может представлять собой слишком высокий энергетический барьер."
Теории, предложенные в последние несколько десятилетий, предполагают, что если бы молекулы собирались вместе в так называемой «плотной фазе», в которой они собирались бы в сардиноподобное состояние — близко друг к другу, но неорганизованно — а затем кристаллизовались бы из этого состояния , энергетический барьер будет ниже.
Чтобы проверить теории, проф. Нойман и аспирант Рой Шрайбер создали большие жесткие молекулы и заморозили их на месте в растворе. Затем они поместили замороженный раствор под луч электронного микроскопа, который нагрел смесь ровно настолько, чтобы позволить некоторое движение — и, таким образом, взаимодействие между молекулами.
Регулировка состава раствора путем добавления различных ионов позволила ученым произвести кристаллизацию с плотными фазами и без них; при поддержке доктора. Лотар Хубен и Шэрон Вольф из отдела электронной микроскопии, они впервые смогли наблюдать плотные фазы, образующиеся и впоследствии трансформирующиеся в кристаллические ядра.
Хотя оба состояния давали кристаллы, экспериментальные результаты показали, что при образовании плотных фаз энергетический барьер для образования упорядоченного кристаллического расположения молекул ниже — как и предсказывала теория.
Ученые также обнаружили, что рост, возникающий из-за плотных фаз, приводит к более крупным и стабильным зародышам кристаллов. Кроме того, они обнаружили, что расположение молекул в полностью выращенных кристаллах, которое они определили с помощью рентгеновской кристаллографии с помощью доктора. Грегори Лейтус из отдела поддержки химических исследований, хорошо согласился с тем, что в небольших кластерах всего из нескольких молекул в исходных ядрах. «Это означает, что силы и факторы, определяющие процесс, остаются постоянными на протяжении всего роста кристалла», — говорит проф.
Neumann.
«Мы действительно наблюдали элементарное событие в мире химии», — сказал проф.
Нейман заявляет. "Полученные данные также приводят нас к новым исследованиям в этой области, изучающим влияние и значение плотных фаз на химическую активность."
В исследовании также принимала участие группа под руководством проф.
Хосеп Поблет, доктор. Хорхе Карбо и аспирант Чжун-Линг Ланг из Университета Ровира-и-Вирджили, Таррагона, Испания, оказали помощь в вычислении движения молекул в растворе.