D vitamin keletkezési mechanizmus
A fotoindukált izomerizációs reakciók számos, a természetben zajló kémiai folyamat középpontjában állnak. Az ilyen reakciók mechanizmusait az összekapcsolt elektronikus és nukleáris dinamika finom kölcsönhatása határozza meg, amely femtoszekundumos skálán történik, és amelyet az energia lassabb újraeloszlása követ a különböző rezgési szabadsági fokokra.
Kansas Állam Egyetemének kutatói időfelbontásos fotoelektron-spektroszkópia segítségével egy lézerrel táplált ultraibolya szabad elektron lézerrel követték nyomon a gázfázisú tiofenon molekulák gyűrűjének ultragyors megnyílását ultraibolya fotogerjesztést követően. Majd nagy sebességű pillanatfelvételeket is készítettek a fény által kiváltott molekuláris gyűrűnyitási reakciókról, melyek hasonlóak azokhoz, melyek segítenek az emberi testnek a napfényből történő D-vitamin előállításban.
Molekuláris film
Daniel Rolles, a fizika egyetemi docense és a kutatás vezető tudósa elmondta : „Gondoljunk erre stop-motion-ként, mint egy rajzfilmnél. Minden molekulánál lézerimpulzussal indítjuk el a reakciót, pillanatképeket készítünk arról, hogy néz ki az idő múlásával, majd összerakjuk őket. Ez létrehoz egy „molekuláris filmet”, amely megmutatja, hogyan változik a molekula elektronszerkezete annak függvényében, hogy mennyi idő telik el a kísérlet kezdete és a vége között.”
Shashank Pathak doktorandusz, a cikk vezető szerzője elmondta: „Azt akartuk megvizsgálni, hogy hogyan nyílik ki a molekulagyűrű femtoszekundumos időskálán, ami a másodperc kvadrilliomod része (10‾24). A kutatók szabad elektron lézert használva tették láthatóvá, hogy ezek a reakciók miként történnek, rögzítve az elektron energiaspektrumot, miközben a molekula atomjai elmozdultak egymástól."
„A gyűrű-nyitó reakciót alaposan megfigyeltük a természetben. Ennek egyik példája a D3-vitamin képződése bőrünkben. Amikor napfény éri a bőrünket, nagyobb méretű vegyületeink, amelyek rendelkeznek ezekkel a kis gyűrűs szerkezetekkel, elősegítik az UV fény abszorpcióját. A gyűrű megnyílik, hogy létrejöjjön a D3-vitamin képződés előanyaga.”
„A D-vitamin előállításának folyamata különféle biológiai funkciókból áll, és ez a gyűrűnyílás csak egy kicsi, nagyon kicsi része a folyamatnak. A kutatásunk most képes volt rögzíteni a molekulában bekövetkező változásokat a folyamat sebességét, hogy hogyan történik, és összehasonlítani a folyamatot a korábban elfogadott elmélettel.”
(Forrás: NatureChemistry Képek: Unsplash)
