54个原子扭成迄今最小最紧密的结

54个原子扭成迄今最小最紧密的结

化学结构决定了分子如何折叠以及是否形成结。图片来源：《新科学家》杂志网站

加拿大西安大略大学研究人员让由54个金、碳和磷原子扭成的原子链交叉3次，形成了迄今已知最小最紧密的结。这个结可帮助科学家了解生物系统中的结是如何形成的。相关研究论文发表于新一期《自然·通讯》杂志。

数学家对结的研究已持续几个世纪，但直到20世纪80年代末，才首次制造出由缠绕的原子链制成的结。此后，科学家也证明这些结拥有有趣的特性，比如像乐高积木一样有可完美组合的结构等。此前已知最小的结是由69个原子组成的链交叉3次形成的。

在最新研究中，团队将包含由碳环连接的两个金原子的分子（乙酰金）组成的液体，与由不同种类的碳环或二膦配体连接的磷原子对组成的液体混合。之前的研究发现，将这两种液体混合会产生索烃分子。这是两条相互连接的链，含有两个金原子，但没有发现结存在的证据。团队此次使用X射线晶体学对混合物中的产物进行了表征，发现其中一些是三叶形结，包含3个连接在一起的索烃，以及6个金原子。

紧密度（交叉比）等于组成结的原子数除以交叉数。比值越小，结就越紧。54个原子扭成的结的交叉比为18，低于69个原子扭成的结的交叉比。因此，最新发现的结也成为迄今紧密度最高的结。

研究人员表示，弄清楚这种结的形成方式可帮助他们将金原子黏在一起，以制造更复杂的结构。含金化合物通常具有有趣的光学性质（如反射性），可在光学系统内使用。此外，了解结如何形成也有助揭示生物系统的秘密，因为蛋白质通常以人们不太了解的方式形成结。