O sonho de longa data dos químicos de observar a dinâmica estrutural de uma única molécula agora se tornou possível. Moléculas únicas de cerca de 1 nanômetro existem em um estado volátil sob condições ambientais. Considerando que o coronavírus, que tem cerca de 100 nm de tamanho, se espalha rapidamente no ar, mostra como é difícil observar uma única molécula. Recentemente, uma equipe de pesquisa coreana descobriu uma maneira confiável de observar moléculas individuais à temperatura ambiente, cobrindo-as com uma fina camada isolante, como um cobertor.
A equipe de pesquisa liderada pelo professor Kyoung-Duck Park e Ph.D. O candidato Mingu Kang (Departamento de Física) da POSTECH, em colaboração com o professor Yung Doug Suh (Departamento de Química) do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), testou com sucesso a conformação (arranjo dos átomos em uma molécula) de moléculas individuais à temperatura ambiente pela primeira vez, fornecendo uma visão mais detalhada da dinâmica estrutural de uma única molécula, que é a unidade básica de todas as matérias, incluindo os seres humanos.

A análise aprofundada usando sinais de espalhamento Raman, conhecido como "impressão digital" molecular, é difícil para moléculas expostas ao ar devido às reações químicas contínuas e movimentos moleculares. Temperaturas extremamente baixas (abaixo de -200 °C) e condições de vácuo têm sido amplamente utilizadas para os estudos de molécula única para evitar os problemas mencionados acima, mas as configurações têm muitas limitações em termos de dificuldades técnicas e condições ambientais.

Para superar isso, a equipe de pesquisa colocou uma única molécula em um substrato revestido com uma fina película de ouro e o cobriu com uma camada muito fina de óxido de alumínio (Al₂ O₃ ). A molécula presa entre as camadas de óxido de ouro e alumínio é isolada de seus arredores, o que leva a reações químicas suprimidas e movimentos moleculares.

A molécula imobilizada é então observada através da nanoscopia com ponta ultrassensível desenvolvida pela equipe de pesquisa. O uso do método permite a detecção precisa de sinais ópticos fracos de uma única molécula, devido ao efeito de antena óptica da ponta de metal afiada. Com isso, o limite de resolução de uma microscopia óptica geral (aproximadamente 500 nm) foi superado para distinguir claramente a heterogeneidade conformacional de moléculas únicas de tamanho 1 nm e verificar se elas estão na vertical ou na horizontal.

Mingu Kang, da POSTECH, diz que "enquanto o Telescópio Espacial James Webb pode observar o ponto mais distante do universo observável para revelar a origem do universo, nossa nanoscopia para moléculas únicas observa a menor unidade para revelar a origem da vida".

O trabalho pode revelar a conformação molecular de proteínas e DNA com resolução em nível nanométrico, o que leva à identificação da causa de doenças incuráveis ​​e ao desenvolvimento de tratamentos para tais condições. Além disso, cobrir uma amostra com uma camada fina pode ser facilmente aplicado à temperatura ambiente ou até mesmo em temperaturas mais altas para estudos de molécula única e suas aplicações.

O estudo foi publicado recentemente na Nature Communications . + Explorar mais

Fazendo e quebrando ligações químicas em moléculas 'nanoconfinadas' únicas