неделя, юни 12, 2011

ДНК може да прави разлика между две квантови състояния



Ново изследване показва, че биологичната молекула - ДНК - може да прави разлика между квантови състояния познати като спин.

ScienceDaily (June 4, 2011) — Важат ли принципите на квантовата механика върху биологичните системи? До сега, споделя проф. Ron Naaman от Химично-Физичния департамент на Института (Факултета по Химия), и биолозите и физиците са считали квантовите системи и биологичните молекули все едно са ябълки и портокали (т.е. напълно различни неща- бел. Eon). Но изследването, което провели заедно с учени от Германия, което е публикувано наскоро в сп. Сайънс, показв, че биологичната молекула – ДНК – може да прави разлики между две квантови състояния познати като спин.

Общоприето е, че квантовите феномени, се случват в екстремно малки системи – единични атоми, например, или много малки молекули. За да ги изследват, учените трябва да охладят материала си до температури приближаващи абсолютната нула. Щом системата надвиши определена температура или големина, квантовите й свойства се сриват, и превес взима „всекидневната“ класическа физика. Naaman: "Биологичните молекули са доста големи, и те работят при температури, които са доста по високи от температурите, при които повечето квантови физични експерименти се провеждат. Човек би очаквал, че квантови феномени като спина, който съществува в две противоположни състояния, да бъде разбъркан в тези молекули – и следователно без значение за тяхното функциониране.“

Но биологичните молекули имат и друго свойство: те са chiral (тип молекула, която няма вътрешна равнина на симетрия и следователно суперналожимо огледално отражение). С други думи, те съществуват или в „десни“ или в „леви“ форми/страни, които не могат да бъдат наложени една на друга. Двойната спирала на ДНК е двойно chiral – едновременно в подредбата на индивидуалните нишки и в посоката на извивка на спиралата. Naaman е знаел от предни изследвания, че някои chiral молекули могат да взаимодействат по различни начини с двата различни спина. Заедно с проф. Zeev Vager от Департамента за Физика и Астрофизика, студента Tal Markus, и проф. Helmut Zacharias и неговата изследователска група от Университета в Мюнстер, Германия, той се е заел да разбере дали ДНК може да покаже спин-селективни свойства.

Изследователите създали само-сглобяващи се единични пластове от ДНК прикрепени към златна основа (субстрат). След това изложили ДНК върху влиянието на групи електрони с двете посоки на спин. И наистина, резултатите на групата надминали очакванията: Биологичните молекули реагирали силно с електрони носещи един от тези спинове, и почти не реагирали с останалите. Колкото по-дълга е била молекулата, толкова по-ефективна е била в избиранетона електрони с желания спин, докато единични нишки и повредени части от ДНК не показали това свойство. Тези открития показват, че сбособността да се избират електрони с определен спин произтича от chiral структурата на ДНК молекулата, която някак „установява избора“ за спина на електрони преминаващи през нея.

Всъщност, казва Naaman, ДНК се оказва супер „спин филтър“, и откритията на групата могат да имат връзка и със биомедицинските изследвания и в областтана спинотрониката. В по-нататъшни изследвания например, като се има предвид, че ДНК само понася вреда от спинове сочещи в една посока, тогава излагането й може да бъде ограничено и медицинските устройства да се създадат според това свойство. От друга страна, ДНК и други биологични молекули могат да станат централна точка на нов тип спинотронни устройства, които ще работят по-скоро върху спина на частиците, отколкото електричния заряд, както е сега.

Източник: ScienceDaily

2 коментара:

  1. Chiral е хиралност на български.

    ОтговорИзтриване
  2. http://bgchaos.com/342/origin/theory-abiogenesis/%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%D1%82%D0%BE-%D1%85%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BB%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82/

    ОтговорИзтриване