Bindningen som skapas mellan två guldatomer i en molekyl har observerats när den bildas, tack vare en ny teknik utvecklad av RIKENs kemister. Denna mätning löser en kontrovers över mekanismen genom vilken bindningarna bildas.

Kemister drömmer om att spåra kemiska reaktioner i realtid. Detta kräver att man observerar hur bindningar bryts och bildas över extremt korta tidsskalor på bara femtosekunder (1 femtosekund =10 ^-15 andra).

För att övervaka hur bindningar bryts, kemister exciterar molekyler med högintensiva laserpulser, vilket gör att vissa obligationer splittras. Detta förändrar molekylens struktur och påverkar ljusets våglängder som den kan absorbera. Att mäta molekylens ljusabsorption som funktion av tiden avslöjar den tidsskala över vilken de strukturella förändringarna sker.

Men det är mycket svårare att spåra obligationsbildning eftersom det är utmanande att få obligationer att bildas på begäran.

Nu, Tahei Tahara från Molecular Spectroscopy Laboratory i RIKEN-klustret för banbrytande forskning och hans kollegor har hittat en molekyl där de kan skapa bindningar på väg genom att använda ultraviolett ljus.

Molekylen har en guldatom i mitten, som flankeras av två cyanogrupper (–CN). När dessa molekyler är i lösning, de grupperar sig i tre för att bilda en "trimer". Guldatomerna i trimeren är bara löst bundna, så trimern har en böjd struktur.

När trimern träffas med laser, dock, ljuset får guldatomerna att bilda starka kovalenta bindningar, tvingar trimern att räta ut (fig. 1). "Systemet är unikt eftersom ljuset får det att bilda kovalenta bindningar, säger Tahara.

Teamet har studerat molekylen i sex år, och publicerade tidigare sitt förslag till obligationsbildningsprocessen. I den studien, de hävdade att efter att ljuset exciterar elektroner i molekylen, guld-guldbindningen drar ihop sig och sedan skiftar molekylens struktur från böjd till rak. Dock, en annan grupp hävdade att ordningen var omvänd:formförändringen sker först.

För att ta reda på vem som hade rätt, Tahara och hans kollegor använde sin avancerade spektroskopiteknik som inte bara mäter förändringar i ljusabsorption, men spårar också hur molekylen vibrerar när den ändrar form. Från denna mer detaljerade studie, de drog slutsatsen att deras förslag var korrekt. "Det är viktigt att använda nya metoder om det finns en kontrovers, istället för att bara slåss, " konstaterar Tahara.

Tahara planerar att använda metoden för att titta närmare på ultrasnabba processer i mer komplicerade system inklusive proteiner. "Lyckligtvis har vi ett gigantiskt antal olösta problem att undersöka, " han säger.