Araştırmacılar, iyonize üre moleküllerinin Dünya’daki yaşamın kökenine nasıl katkıda bulunabileceğini anlamak için yenilikçi X-ışını spektroskopisini kullandı ve attokimyadaki ilerlemelerin önünü açtı. Yukarıda, sulu bir üre çözeltisindeki iki üre molekülü arasında fotoiyonizasyonla indüklenen proton transferinin bir temsili bulunmaktadır. Katkıda bulunan: Ludger Inhester
Yeni bir teknoloji, uzun süredir devam eden gizeme yeni bakış açıları kazandırdı: Dünya’daki yaşam nasıl ortaya çıktı?
Gezegenimizde yaşam ortaya çıkmadan önce, hangi araştırmacılar sırasında Biyotik öncesi aşama olarak adlandırılan atmosfer daha az yoğundu. Bu, uzaydan gelen yüksek enerjili radyasyonun her yerde mevcut ve iyonize moleküller olduğu anlamına geliyordu. Bazıları, üre (nükleo bazları oluşturmak için gerekli bir organik bileşik) içeren küçük su birikintilerinin bu yoğun radyasyona maruz kaldığını ve ürenin reaksiyon ürünlerine dönüşmesine neden olduğunu öne sürüyor. Bunlar yaşamın yapı taşları olarak görev yapacaktı: DNA ve RNA.
Ancak bu süreç hakkında daha fazla bilgi edinmek için bilim adamlarının ürenin iyonizasyonu ve reaksiyonunun ardındaki mekanizmanın yanı sıra reaksiyon yolları ve reaksiyon yolları hakkında daha fazla bilgi edinmesi gerekiyordu. enerji dağıtımı.
Şu anda Tohoku Üniversitesi Uluslararası Sinkrotron Radyasyon Yenilik Merkezi’nde (SRIS) doçent olarak görev yapan ilgili yazar Zhong Yin ve Cenevre Üniversitesi’nden (UNIGE) meslektaşlarından oluşan uluslararası bir işbirlikçi grup. ve ETH Zürih (ETHZ) ve Hamburg Üniversitesi, yenilikçi bir X-ışını spektroskopisi yaklaşımı sayesinde daha fazlasını ortaya çıkarmayı başardı.
Yüksek harmonik nesil bir ışık kaynağı ve bir alt ışık kaynağından yararlanan teknoloji -mikron sıvı düz jet, araştırmacıların sıvılarda meydana gelen kimyasal reaksiyonları benzersiz bir zamansal hassasiyetle incelemesine olanak sağladı. En önemlisi, çığır açan yaklaşım, araştırmacıların üre moleküllerindeki karmaşık değişiklikleri, saniyenin katrilyonda biri olan femtosaniye düzeyinde araştırmasına olanak tanıdı.
“Üre moleküllerinin iyonlaşma sonrasında nasıl tepki verdiğini ilk kez gösterdik. “diyor Yin. “İyonizasyon radyasyonu üre biyomoleküllerine zarar veriyor. Ancak üreler, radyasyondan gelen enerjiyi dağıtırken femtosaniye zaman ölçeğinde meydana gelen dinamik bir süreçten geçerler.”
Molekül reaksiyonlarını inceleyen önceki çalışmalar gaz fazıyla sınırlıydı. Bunu biyokimyasal süreçlerin doğal ortamı olan sulu ortama genişletmek için grup, kalınlığı metrenin milyonda birinden daha küçük olan ultra ince bir sıvı jeti üretebilecek bir cihaz tasarlamak zorundaydı. bir vakum. Daha kalın bir jet, kullanılan X ışınlarının bir kısmını emerek ölçümleri engelleyebilirdi.
Baş deneyci olarak hareket eden Yin, buluşlarının Dünya’daki yaşamın nasıl oluştuğunu yanıtlamaktan daha fazlasını yaptığına inanıyor. Aynı zamanda attokimyanın yeni bilimsel alanında yeni bir yol açıyor. “Kimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak anlamak ve attokimyanın sınırlarını zorlamak için daha kısa ışık darbeleri gereklidir. Yaklaşımımız, bilim adamlarının, sürecin her adımını takip ederek moleküler bir filmi gözlemlemelerine olanak tanıyor.”
Referans: “X-ışını spektroskopisi ile problanan üre çözeltilerinde femtosaniye proton transferi” Yazan: Zhong Yin, Yi-Ping Chang, Tadas Balčiūnas, Yashoj Shakya, Aleksa Djorović, Geoffrey Gaulier, Giuseppe Fazio, Robin Santra, Ludger Inhester, Jean-Pierre Wolf ve Hans Jakob Wörner, 28 Haziran 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586- 023-06182-6