» » Молекулярный треугольник Серпинского

Молекулярный треугольник Серпинского


Молекулярный треугольник Серпинского

Эта структура, напоминающая треугольник Серпинского, получена самосборкой в сверхглубоком вакууме из атомов железа и органических молекул. Вы видите два полных треугольника Серпинского пятого порядка, соединенных между собой; длина стороны каждого из них составляет 0,05 микрометров. Справа внизу дорисован еще один треугольник: если бы он тоже получился самосборкой, можно было бы говорить уже о полном треугольнике шестого порядка. На данный момент это самый большой молекулярный фрактальный треугольник. Два года назад был получен фрактальный треугольник четвертого порядка, причем из совсем других молекул.

Важное свойство фракталов — их самоподобие. Фрактальный объект в точности или приближенно совпадает с частью себя самого, то есть целое имеет ту же (или почти ту же) форму, как одна или несколько его частей. Точное совпадение в реальности невозможно, это математическая абстракция. Однако вокруг нас много объектов, которые до некоторой степени фрактальны, — например, деревья. Многие фракталы можно строить итеративно, повторяя одни и те же действия снова и снова, но на всё меньших масштабах. Треугольник Серпинского строится так: берется равносторонний треугольник, в котором проводятся средние линии. Затем средние линии проводятся в каждом из образовавшихся трех угловых треугольничков и так далее до бесконечности (подробнее см. анимацию Треугольник Серпинского). Пятикратное повторение этой процедуры и дает фигуру, которая получилась у химиков, — треугольник Серпинского пятого порядка.

Рекордный фрактальный треугольник состоит из 495 атомов железа и 754 органических лигандов-линкеров. Использовались линкеры двух видов: 1,1:3’1’’-трифенил-4,4’’-дикарбонитрил (C3PC) и 1,3-бис(4-пиридил)бензол (BPyB). Атомы железа и органические линкеры, будучи помещенными на идеально гладкую золотую поверхность, самопроизвольно выстраивались в треугольник. Полученную структуру рассматривали при помощи сканирующей туннельной микроскопии, однако сам микроскоп для ее сборки не применяли (как это было в случае получения декацена).


Молекулярный треугольник Серпинского

Органические строительные блоки, которые совместно с атомами железа самоорганизовались в треугольник Серпинского пятого уровня


Предполагается, что в данном случае механизм самосборки следующий: атомы железа, размещенные на ровной поверхности золота, вынуждают строительные блоки C3PC ориентироваться с образованием замкнутых металлосодержащих полимеров треугольной формы. Когда же добавляют второй лиганд, BPyB, устойчивость больших цепей понижается, и они переформируются во фрактальные фигуры треугольной формы. Органические молекулы-линкеры и атомы железа самоорганизуются в треугольник Серпинского пятого порядка только тогда, когда на три молекулы C3PC приходится одна молекула BPyB. Этому способствовует также то, что у обоих лигандов атомы азота, образущие связи с железом, расположены под углом 120 градусов.


Молекулярный треугольник Серпинского

Схема получения треугольника Серпинского пятого порядка — в сверхглубоком вакууме составляющие его молекулярные фрагменты самостоятельно выстроились в такую симметричную структуру. Рисунок из статьи C. Li et al., 2017. Construction of Sierpinski Triangles up to the Fifth Order


И хотя исследователями двигало обычное научное любопытство, эта работа может иметь также фундаментальное и прикладное значение. Например, во фрактальных молекулярных комплексах могут наблюдаться необычные механические и магнитные свойства, которые впоследствии окажутся для чего-нибудь важными или полезными.

Источник: C. Li et al., 2017. Construction of Sierpinski Triangles up to the Fifth Order.

Аркадий Курамшин

10 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Декацен

Перед вами — структура декацена и изображение его молекулы, полученное с помощью сканирующей туннельной микроскопии...

Аномалии Бермудского треугольника

Пожалуй, на Земле нет более загадочного места, чем Бермудский треугольник. Практически каждое происшествие напоминает сюжет детектива. 

Почему Бермудский треугольник все боятся?

В западной части Атлантического океана, между Бермудскими островами, островом Пуэрто-Рико и южным мысом Флориды есть район, в котором исчезают корабли и самолеты. У него множество названий:

Невозможный треугольник

Треугольник состоит из нескольких частей. Если их расположить по другому, то получится точно такой же треугольник, но с одним маленьким изъяном. Не будет хватать одного квадрата. Как такое возможно?

Неправильный треугольник.

Если внимательно посмотреть на картинку, то увидишь что такой треугольник сделать невозможно.

Быстро-быстро-быстро

Вот вам три очень простых задания. Но чтобы было интересно, выполнять их надо очень быстро.Спасите монстров от страшного монстроглотаЧетверо маленьких монстров, чуя приближение страшного чудовища,
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОбманщики чередуют ложь с правдой, чтобы им продолжали верить