El mapa de coincidencia muestra el tiempo de los vuelos entre el primer y el segundo fragmento de iones que llegan al detector. Crédito:IMP
Desde el descubrimiento de la forma de doble hélice del ADN y la hipótesis de la mutación del ADN inducida por la transferencia de protones hace más de 50 años, Se ha reconocido que la transferencia de protones es crucial para muchos procesos químicos y biológicos.
Como se sabe que estos procesos son relevantes para la biofísica y la radioterapia, Surge la pregunta de si un ion masivo podría transferirse en procesos bioquímicos y conducir a la fragmentación. Específicamente, en un bioambiente complejo, ¿La transferencia de iones pesados juega un papel?
Publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 12 de junio un grupo de investigadores aborda estas preguntas con un estudio de un nuevo canal que involucra N pesado + transferencia de iones observada en un grupo de Van der Waals cargado.
El estudio fue realizado por un equipo de investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia China de Ciencias (CAS), el Instituto de Física Aplicada y Matemática Computacional, y Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP) en Francia.
"Los sistemas de van der Waals pequeños se pueden emplear como sistemas modelo experimentalmente factibles, "dijo el profesor Zhu Xiaolong de IMP, uno de los primeros autores. Los grupos de Van der Waals (vdW) son sistemas atómicos / moleculares débilmente unidos. "Son de naturaleza común e importantes para comprender los fenómenos químicos microambientales en los biosistemas".
La desintegración Coulombic interatómica es un proceso típico que demuestra la transferencia de energía y carga a una gran distancia entre los componentes atómicos de un grupo y da como resultado la fragmentación, demostrando que los canales prohibidos para átomos / moléculas aislados pueden abrirse debido a la presencia de átomos vecinos. Aquí, las transferencias de energía y carga están mediadas por fotones virtuales o interacción de Coulomb.
En grupos de enlaces de hidrógeno, el proceso de transferencia de protones también juega un papel importante. Implica migración de masa y carga a grandes distancias dentro del grupo y da como resultado la fragmentación de este último. Sin embargo, en investigaciones anteriores, este tipo de proceso de transferencia se limitó a los grupos de enlaces de hidrógeno.
Diagrama esquemático del proceso de transferencia de iones pesados a través de túneles. Crédito:IMP
En el trabajo actual, los científicos utilizaron el clúster N de vdW neutral 2 Ar como objetivo en colisiones con 1 MeV Ne 8+ iones para producir el cúmulo doblemente cargado ( norte 2 Arkansas ) 2+ .
Asombrosamente, una exótica N pesada + canal de transferencia de iones (N 2 Arkansas) 2+ → N + + NAr + fue observado. Es la primera vez que se ha informado sobre un proceso de transferencia de iones pesados en un grupo de vdW y la consiguiente formación de NAr + es un escenario novedoso.
Según el estudio, este canal se origina a partir de la disociación del grupo padre doblemente cargado norte 2 2+ Arkansas generado por la "N 2 -sitio "proceso de pérdida de dos electrones.
Los cálculos teóricos muestran que las interacciones de polarización entre Ar y norte 2 2+ conducir primero a un proceso de isomerización de norte 2 2+ Arkansas desde su forma de T inicial a una forma lineal (N-N-Ar).
Además, el átomo de Ar neutro vecino disminuye la norte 2 2+ altura y anchura de la barrera, resultando en tiempos de vida significativamente más cortos para el estado electrónico metaestable.
Como consecuencia, la ruptura del covalente N + -NORTE + vínculo, el túnel fuera de la N + ion de la norte 2 2+ pozo potencial, así como la formación del N-Ar + El sistema encuadernado tiene lugar casi simultáneamente. Entonces la explosión de Coulomb comienza entre norte + y NAr + pares de iones.
"Este nuevo mecanismo podría ser general para los iones dímeros moleculares en presencia de un átomo vecino, y ser de importancia potencial para comprender la microdinámica de los sistemas biológicos, "dijo el profesor Ma Xinwen de IMP, uno de los autores correspondientes de este artículo. "Por ejemplo, puede ayudarnos a comprender el micromecanismo de la terapia del cáncer mediante la irradiación de iones pesados ".
