Ученым удалось соединить несоединимое и заставить полученный материал проводить протонный ток

Мембрана с конъюгированной цепью полимера, способной проводить протоны

Химики называют конъюгацией объединение разных по своей природе материалов, например полимера и белка. Подобный материал называют «биоконъюгат».

По мнению сотрудников университета в Майами, молекулярные конъюгаты веществ разного химического состава обещают скорое создание новых материалов, которые найдут самое широкое применение. Они описали в журнале Chemical Science применение ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) для картирования белкового полимера с атомным разрешением. В качестве образца был взят сополимер небольшого белка убиквитина, имеющего одну альфа-спираль всего с тремя оборотами и четыре плоские бета-«ленты» (структуры). Для стабилизации конъюгата ученые применили обычную соляную кислоту.

В расположенной неподалеку от Флориды лаборатории Оук-Ридж создали полимер, который сам встраивается в двуслойную мембрану, имитирующую клеточную. Полимер частично воспроизводит фотосинтез – трансмембранный перенос протонов (р+), образующихся после фотолиза (разложения) воды за счет энергии солнца.

Соавторами статьи «Гетерополимерная цепь осуществляет быстрый и селективный транспорт протонов» были сотрудники Университета Беркли. Они синтезировали молекулу, состоящую из четырех меньших по размеру мономеров. Два из них представлены гидрофобными метил- и этилгексилметакрилатами, отталкивающими воду и взаимодействующим с «хвостами» жирных кислот в толще мембраны. Вполне возможно, что через некоторое время мы услышим о применении биоконъюгированных мембран такого рода на водородных заправочных станциях.

Спин-орбитальное спаривание: спин электрона (красный) и его орбита (синяя). Иллюстрации Physorg

Протон – массивная элементарная частица с положительным зарядом. Полная противоположность протону – более легкий, в 1840 раз, отрицательно заряженный электрон. Обе частицы, несмотря на несходство электрических зарядов, имеют общее свойство – магнитный спин. «Спинальную» ось вращения можно сравнить с ручкой юлы. Квантовая физика предсказывает возможность «спаривания» спина и орбитального вращения, которое можно использовать в квантовых полупроводниковых точках (Quantum dots – Qd). С помощью Qd осуществляется процессинг кубитов, или бит квантовой информации.

Но до сих пор удерживать их когеренность не удавалось дольше 10 наносекунд. Ученые из Сиднейского университета Нового Южного Уэльса сообщили в журнале Nature Materials, что им удалось увеличить время когерентности электронов в спин-орбитальном спаривании (SOC) в 10 тыс. раз – до 10 миллисекунд! Напомним, что квантовые законы «позволяют» объединение разных уровней и состояний (суперпозицию), что обещает множество переходов-транзиций между 0 и 1. Это обещает проведение расчетов в параллельных режимах. Успех был достигнут за счет добавки (допинга) отдельных атомов кобальта. Похоже, что на Зеленом континенте действительно смогут обогнать гигантов электроники и процессинга информации.