إن شريط موبيوس، وهو عبارة عن حلقة ملتوية ذات سطح واحد متواصل، يلهم الكيميائيين لإنشاء هياكل جزيئية جديدة. قام فريق بتصنيع نوع من الجزيئات المعتمدة على الكربون مع نوع غير مسبوق من الالتواء، والذي أطلقوا عليه اسم “نصف موبيوس”.

لصنع شريط موبيوس عادي، يتم قلب أحد طرفي الشريط بمقدار 180 درجة مقارنة بالطرف الآخر ويتم ضم الطرفين معًا. تم تسمية هذا الجسم على اسم عالم الرياضيات الألماني أوغست فرديناند موبيوس في القرن الثامن عشر والذي وصف خصائصه لأول مرة.

الأمر الغريب في جزيء نصف موبيوس هو أن سلسلة الذرات ملتوية بمقدار 90 درجة فقط لتكوين الحلقة، بدلاً من 180 درجة كاملة. تم وصف النتائج في أ علوم¹ ورقة نشرت في 5 مارس.

يقول المؤلف المشارك في الدراسة إيجور رونشيفيتش، الكيميائي النظري بجامعة مانشستر بالمملكة المتحدة: “إن درجة 90 درجة ممتعة، لأنها يمكن أن تلتف إما إلى اليسار أو اليمين”. تختلف النسختان فيما يسميه الكيميائيون عدم التناظر، مما يعني أنهما مختلفتان عن صورهما المرآة، مثل قفازات اليد اليسرى واليمنى. يقول رونسيفيتش: “يعرف النظام ما إذا كنت تلتف في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة”.

تقول جيما سولومون، عالمة الكيمياء النظرية بجامعة كوبنهاجن: “هذا إنجاز هائل”.

يقول راينر هيرجيس، الكيميائي في جامعة كريستيان ألبريشت في كيل بألمانيا، والذي قاد عملية التخليق: «على حد علمي، هذا هو الجزيء الأول من هذا النوع».² من الأول جزيء شريط موبيوس في عام 2003.

قم باللف

في الورقة الأخيرة، أنشأ الفريق حلقة مكونة من 13 ذرة كربون، اثنتان منها، على طرفي نقيض من الدائرة، مرتبطتان بذرة الكلور. وهذا يترك 11 ذرة كربون ترتبط مباشرة بذرات الكربون المجاورة لها. يحتوي كل منهما أيضًا على إلكترونين تكون مداراتهما على شكل حديد وتبرز بشكل عمودي على الحلقة.

تشكل هذه الأثقال روابط إضافية مع جيرانها، مما يخلق ما يسميه الكيميائيون بنية “مترافقة”، حيث يتم مشاركة الإلكترونات بين العديد من الذرات في السلسلة. (أنواع مختلفة من الهياكل المترافقة مسؤولة عن بعض الخصائص غير العادية للجزيئات العطرية مثل البنزين والمواد ثنائية الأبعاد مثل الجرافين).