Если Вы когда-нибудь посещали урок лаборатории химии в колледже, возможности – Вы, когда-то смотрел отчаянно на флягу жидкости, скрещивая Ваши пальцы для крошечных кристаллов для появления. Ваш преподаватель лаборатории, возможно, дал совет, походивший на вуду: «Поцарапайте внутреннюю часть фляги, чтобы заставить кристалл вырасти». Но уловка работала – и теперь ученые раскрыли новые детали позади нее.По сравнению с быстрым шевелением и свистом молекул, кристаллизация берет навсегда.
Кристалл имеет определенный, заказанный образец, и довольно маловероятно, что неорганизованный суп молекул внезапно достигнет того государства. Но как только молекулы начинают организовывать себя, процесс, названный образованием ядра, они действуют как шаблон для других для входа линию – и кристаллизация взлетает. Углубления и ямы в стеклянных поверхностях помогают кристаллам стать быстрее, потому что они действуют как места скопления радионуклидов образования ядра.
Химики знали почему в течение многих десятилетий: интерфейс между кристаллом и жидкостью нестабилен, и углубления минимизируют этот интерфейс.Чтобы узнать больше, как эти углубления помогают образованию ядра, физические химики Аманда Пэйдж и Ричард Сир из университета Суррея в Соединенном Королевстве управляли машинными моделированиями капелек простых молекул, такими как аргон или метан в v-образных углублениях. Исследователи делали запись, сколько времени образование ядра взяло, когда они изменили угол углубления. Оптимальный угол был приблизительно 70 градусами, ученые сообщают онлайн в этом месяце в Журнале американского Химического Общества.
Образование ядра происходит 48 порядков величины быстрее под этим углом, чем это делает на плоской поверхности.Причина, почему один угол оптимален, исследователи нашли, имеет отношение к трехмерному образцу повторения, который молекулы делают в кристалле. Моделируемым молекулам аргона и метана в этом исследовании, например, нравится собираться в тип образца, названного гранецентрированной кубической решеткой, соответствующей удобно клиньям с 70 градусами. Другие углы углубления, такие как 45 градусов, вынуждают молекулы разрушить свой предпочтительный образец (см. картину), замедляя кристаллизацию. «Кристалл говорит, ‘Я хочу быть 70 градусами’, и клин говорит, ‘Нет, Вы должны быть 45 градусами’», Сухой говорит. «Таким образом, существует расстройство».
Неожиданный результат от этих моделирований – то, что кристаллам простых молекул нужен только шаблон простой формы, чтобы помочь им образовать ядро, говорит теоретический химик Питер Харрауэлл из университета Сиднея в Австралии: «Это будет сенсационное сообщение для людей».Однако, Сухие примечания, углубление с 70 градусами не будет работать на все молекулы. Сложные молекулы, такие как наркотики могут кристаллизовать больше чем в один образец, например. Это имеет практические последствия; потому что некоторые кристаллические решетки более растворимы, чем другие, правильная кристаллическая форма может влиять, сколько из препарата входит в кровоток.
В 1998, фармацевтическая фирма, Абботт обнаружил, что менее – растворимая кристаллическая форма лекарств от ВИЧ ritonavir была необузданной в их поточных линиях, вынудив их переделать, как они сделали препарат. Проектирование приборов, наноизмеривших углубления с определенными формами, могло бы помочь одобрить производителей лекарств кристаллов, хотят по тем, они не делают, Сухой говорит.