研究人员通过一个水分子创造了一个微小的电路,以下是他们的发现

图形由亚利桑那州立大学的Limin Xiang设计

许多大学的实验室可能因为冠状病毒的关闭而陷入沉寂,但教员们仍在继续分析数据、发表论文和撰写研究报告。在这篇来自杜克大学化学教授David Beratan及其同事的客座文章中,研究人员描述了一项新的研究,该研究显示了水分子的电子导向能力是如何随着水分子三维结构的细微变化而改变的:

水是氢和氧的简单结合,是生命所必需的。尽管水分子在自然界中处于核心地位,但人们对其在生物学中的作用知之甚少。

杜克大学(Duke University)、亚利桑那州立大学(Arizona State University)、宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)和加州大学戴维斯分校(University of California-Davis)的研究人员研究了电子是如何穿过水分子的。水分子是生命系统产生能量的关键过程。研究小组发现,水分子聚集在固体表面的方式使分子成为电子转移的强或弱介质,这取决于它们的方向。研究小组的实验表明,水可以采用高导电性或低导电性的形式,就像你墙上的电源开关一样。他们能够利用大电场在两个结构之间转换。

在15年前发表于《科学》(Science)杂志上的一篇论文中,杜克大学(Duke)化学教授大卫·贝拉坦(David Beratan)预测,水在生命系统中的中介性质将取决于水分子的取向。

水的聚集和链贯穿整个生物系统。“如果你知道一个水分子的两种形式的导电特性,那么你就可以预测一个水分子的导电特性,”加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的博士后学者、该论文的第一作者项立民(Limin Xiang)说。

”项表示:“就像乐高积木一样,你也可以用两种形式的水作为积木,搭起一条水链。”

除了发现水的两种形式外,作者还发现水在高压下可以改变其结构。事实上,当电压大时,水就会从高导电状态转变为低导电状态。事实上,这种转换有可能使生命系统中的电子电荷流动变为“门”。

这项研究标志着建立水合成结构的重要的第一步,它可以帮助生物分子和电极之间的电接触。此外,这项研究可能有助于揭示nature’s通过水分子维持适当电子传递的策略,并有助于揭示与氧化损伤过程相关的疾病。

研究人员将这项研究献给了陶农建教授。

引证:电场作用下分子金-水-金结的电导与构型,“,李利民,张鹏,刘超仁,何昕,李海鹏,李跃奇,王子潇,乔舒亚,金成亨,大卫,伯拉坦,陶农建。物质,2020年4月20日。DOI: 10.1016 / j.matt.2020.03.023

由David Beratan和Limin Xiang撰写

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://researchblog.duke.edu/2020/04/20/researchers-created-a-tiny-circuit-through-a-single-water-molecule-and-heres-what-they-found/

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