Hi-Tech

В смеси двух оптических изомеров (показаны красным и синим) сложные структуры образуют изомеры, присутствующие в большинстве. Изображение авторов исследования

Ученые выяснили, что в смеси двух типов молекул, стремящихся объединиться в сложную структуру, "побеждают" молекулы, которых в смеси больше. В своей работе исследователи использовали так называемые зеркальные изомеры - молекулы одинакового химического состава, которые невозможно совместить друг с другом в пространстве. Статья с результатами работы опубликована в журнале Nature Chemistry. Основные положения исследования изложены в пресс-релизе Университета Ливерпуля.

Зеркальная, или оптическая, изомерия проявляется способностью некоторых веществ поворачивать плоскость поляризованного луча света в противоположные стороны. Зеркальные изомеры делятся на правовращающие или левовращающие. Зеркальные изомеры одного и того же вещества относятся друг к другу как предмет к своему зеркальному отражению. Наглядно это можно увидеть здесь.

Зеркальная изомерия распространена среди органических молекул, например, аминокислот. Белки в живых системах образуются преимущественно из одного типа аминокислот - левовращающих (недавно исследователи связали эту особенность аминокислот с метеоритами). Другие оптические изомеры также стремятся объединяться только с себе подобными. Вещества, образованные разными типами зеркальных изомеров, имеют разные свойства. Именно тенденция оптических изомеров избирательно собираться в большие структуры стало предметом изучения новой работы.

Исследователи изучали смеси двух зеркальных изомеров, способных объединяться в сложные структуры. Левовращающие молекулы объединялись с левовращающими, а правовращающие - с правовращающими. В том случае, если в смеси было равное количество двух типов изомеров, "правые" и "левые" структуры образовывались с равной частотой. Однако в том случае, если молекулы одного типа преобладали, именно они объединялись в сложные структуры. Изомеры, бывшие в меньшинстве, оставались в неупорядоченном виде.

На основании теоретических выкладок, авторы заключили, что такая избирательность изомеров является следствием закономерностей изменения общей энтропии (неупорядоченности) системы. Исследователи полагают, что обнаруженное ими свойство может лечь в основу новых методов разделения оптических изомеров. Кроме того, результаты помогут ученым лучше понять принципы, которые лежали в основе "добиологической" эволюции - изменениях молекул, существовавших до появления живых систем.