रसायनज्ञ पहले आणविक बंधन को मापते हैं रेडॉन - अंतरिक्ष समय - 2020

Anonim

शोध का नेतृत्व पेन के स्कूल ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में रसायन विज्ञान विभाग के अंडरग्रेजुएट वैगलोस स्कॉलर डेविड आर। जैकबसन और स्नातक छात्रों नजत एस खान और यूबीन बाई के साथ-साथ एसोसिएट प्रोफेसर इवान जे। डामोचोव्स्की ने किया था। क्योंकि राडोण को सुरक्षित रूप से उत्पन्न करना और संभालना बहुत मुश्किल है, पेन टीम ने राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान के शोधकर्ताओं के साथ सहयोग किया, जिनके पास उस क्षेत्र का अनुभव है।

उनका काम प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।

Dmochowski के अनुसंधान समूह ने लंबे समय से अध्ययन किया है कि कैसे जेनॉन के समान एक गैस रासायनिक रूप से जेनोन, जैविक अणु क्रिप्टोफेन के साथ बातचीत करता है। अपने पिंजरे जैसी संरचना के साथ, विभिन्न प्रकार के क्रिप्टोफेन गैर-प्रतिक्रियाशील कुलीन गैसेस को भी बाध्य करते हैं, जिनमें से क्सीनन और रेडॉन दोनों सदस्य हैं।

", हम भविष्यवाणी करते हैं कि रेडॉन ज़ेनन से थोड़ा बेहतर होगा, जैसा कि क्सीनन क्रिप्टोफ़ेन में गुहा को कम करता है, और रेडॉन थोड़ा बड़ा है," डमोचोस्की ने कहा। "महान गैस परमाणु और पिंजरे के बीच एक आकर्षक शक्ति है, और, यदि आप परमाणु के आकार और पिंजरे की मात्रा के मेल से उस बातचीत को अनुकूलित करते हैं, तो आप आत्मीयता बढ़ा सकते हैं।"

जैकबसन ने कहा, "अन्य शोधकर्ताओं ने राकॉन या बर्फ की तरह बल्क सामग्री के साथ राडोण की बातचीत के पिछले माप किए।" "लेकिन यह असतत अणु के लिए रेडॉन बाइंडिंग का पहला माप है।"

टीम ने व्यक्तिगत रेडॉन परमाणुओं को नहीं मापा, बल्कि रेडॉन और एक नए पानी में घुलनशील क्रिप्टोपेन के घोल को बनाया। क्रिप्टोफ़ेन को पहली बार उनकी प्रयोगशाला में संश्लेषित किया गया था, लेकिन राडोण की एक प्रशंसनीय राशि प्राप्त करना एक बड़ी चुनौती थी। जैकबसन ने मैरीलैंड में NIST सुविधा के लिए कई यात्राएं कीं, जहां तत्व के साथ सुरक्षित रूप से उत्पन्न करने और काम करने के लिए NIST की मानक विधि का उपयोग करके प्रयोग किया गया था।

विधि के मूल में एक अन्य रेडियोधर्मी तत्व, रेडियम के कैप्सूल हैं, जिन्हें एनआईएसटी शोधकर्ता और सह-लेखक रोनाल्ड कोल द्वारा विकसित किया गया था। टीम ने कैप्सूल को पानी की सील की गई शीशियों में रखा। रेडियम का क्षय हो गया, गैसीय रेडॉन लीच आउट हो गया। कुछ दिनों की अवधि के बाद, शोधकर्ताओं को पानी में घुलने वाले रेडॉन की एक सटीक मात्रा के साथ छोड़ दिया गया था जिसे तब अलग-अलग मात्रा में क्रिप्टोफेन युक्त सील शीशियों की एक श्रृंखला में स्थानांतरित किया गया था।

जैकसन ने कहा, "रेडॉन के कुछ अंत में सील किए गए जहाजों के अंदर तरल चरण से बाहर निकल जाते हैं।" "हमने दिखाया कि तरल चरण में जो राशि पीछे रह जाती है, वह अधिक होती है जब तरल के भीतर इसे रखने के लिए अधिक क्रिप्टोफेन होता है।"

कम मुक्त रेडॉन गैस इंगित करता है कि तत्व क्रिप्टोफ़ेन के लिए बाध्यकारी था। यह देखने के लिए कि रेडॉन कितना बाउंड था, टीम ने एक प्रक्रिया का उपयोग किया जिसे लिक्विड स्किन्टिलेशन कहा जाता है।

"क्योंकि राडोण रेडियोधर्मी है, हम तरल ले सकते हैं और इसे एक कॉकटेल में इंजेक्ट कर सकते हैं जब कुछ रेडियोधर्मी क्षय से गुजरता है, तो फ्लोरोसेंट।" "हम फिर उस मशीन में डालते हैं जो प्रतिदीप्ति घटनाओं की संख्या को गिनाती है।"

उस माप से, टीम राडोण के "आत्मीयता स्थिरांक" को निर्धारित करने में सक्षम थी, एक दिए गए तापमान पर क्रिप्टोफेन के लिए कितना राडोण था, इसका एक माप।

इस निर्धारण को बनाने के पीछे के सिद्धांतों का उपयोग विभिन्न बाध्यकारी लक्ष्यों पर किया जा सकता है।

डमचोव्स्की ने कहा, "अब जबकि हमारे पास असतत संस्थाओं के लिए रेडॉन बाइंडिंग को मापने के लिए एक मजबूत तरीका है, हम इसे फेफड़ों में पाए जाने वाले प्रोटीन जैसी चीजों पर लागू कर सकते हैं।" "यदि आप उन प्रोटीनों के लिए राडोण की आत्मीयता को जानते हैं, तो आपके पास एकाग्रता और समय के बारे में बेहतर विचार है जिस पर यह खतरनाक होगा।"

उदाहरण के लिए, बेहतर रेडॉन-बाइंडर्स का उपयोग भूजल से खतरनाक तत्व निकालने के लिए किया जा सकता है, और इसी सिद्धांत का उपयोग वातावरण से ज़ेनॉन को काटने के लिए किया जा सकता है। क्सीनन अपेक्षाकृत सुरक्षित है और इसमें चिकित्सा और औद्योगिक उपयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।

Dmochowski का समूह बेहतर MRI कंट्रास्ट एजेंट बनाने के लिए क्सीनन का उपयोग करने में रुचि रखता है, लेकिन गहरे अंतरिक्ष उपग्रहों के लिए प्लाज्मा टेलीविज़न, लेजर और आयन प्रणोदन प्रणालियों में भी गैस का उपयोग किया जाता है।

Dmochowski के अलावा, जैकबसन, खान, बाई और कोला, रयान फिजराल्ड़ और NIST के लिज़बेथ लॉरेनियो-पेरेज़ ने अनुसंधान में योगदान दिया। उनके काम को रक्षा विभाग, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था।

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