Pela primeira vez, cientistas conseguiram estudar a força das ligações de hidrogênio em uma única molécula usando um microscópio de força atômica. Pesquisadores da rede do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel relataram os resultados no jornal Avanços da Ciência .

O hidrogênio é o elemento mais comum no universo e é parte integrante de quase todos os compostos orgânicos. Moléculas e seções de macromoléculas são conectadas umas às outras por meio de átomos de hidrogênio, uma interação conhecida como ligação de hidrogênio. Essas interações desempenham um papel importante na natureza, porque são responsáveis ​​por propriedades específicas de proteínas ou ácidos nucleicos e, por exemplo, certifique-se também de que a água tem uma temperatura de ebulição alta.

A data, não foi possível realizar uma análise espectroscópica ou microscópica eletrônica de hidrogênio e as ligações de hidrogênio em moléculas individuais, e as investigações usando microscopia de força atômica também não produziram resultados claros.

Dr. Shigeki Kawai, da equipe do Professor Ernst Meyer no Instituto Suíço de Nanociência e no Departamento de Física da Universidade de Basel, conseguiu agora usar um microscópio de força atômica de alta resolução para estudar átomos de hidrogênio em compostos de hidrocarbonetos cíclicos individuais.

Escolhendo as moléculas certas para uma visão clara

Em estreita colaboração com colegas do Japão, os pesquisadores selecionaram compostos cuja configuração lembra a de uma hélice. Esses propelanos se organizam em uma superfície de tal forma que dois átomos de hidrogênio sempre apontam para cima. Se a ponta do microscópio de força atômica, que é funcionalizado com monóxido de carbono, é aproximado o suficiente desses átomos de hidrogênio, ligações de hidrogênio são formadas que podem então ser examinadas.

As ligações de hidrogênio são muito mais fracas do que as ligações químicas, mas mais forte do que as interações intermoleculares de van der Waals. As forças e distâncias medidas entre os átomos de oxigênio na ponta do microscópio de força atômica e os átomos de hidrogênio do propelano correspondem muito bem aos cálculos realizados pelo Prof. Adam S. Foster da Universidade Aalto na Finlândia. Eles mostram que a interação envolve claramente ligações de hidrogênio. As medições significam que as forças de van der Waals muito mais fracas e as ligações iônicas mais fortes podem ser excluídas.

Com este estudo, Os pesquisadores da rede do Instituto Suíço de Nanociência da Universidade de Basel abriram novas maneiras de identificar moléculas tridimensionais, como ácidos nucléicos ou polímeros, por meio da observação de átomos de hidrogênio.