mardi, 16 avril 2024

Dans la bonne solution, les charges similaires peuvent attirer avec les opposés

Le principe selon lequel des charges opposées attirent et des charges similaires s’éloignent comporte quelques exceptions, ont montré les chimistes, compliquant ce qui est considéré comme une loi fondamentale de la physique. Il y a plusieurs choses qui rendent les chimistes meilleurs que les physiciens, donc la découverte doit avoir déclenché un plaisir fantastique rien que pour cela, et il pourrait également y avoir des implications biologiques substantielles.

L’observation qui s’oppose amener, et aime repousser, a réussi à s’éloigner de l’électrostatique et du magnétisme. Appliqué aux interactions humaines, il est si familier qu’on le chante. Nous savons cependant qu’en psychologie, ces modèles dépendent beaucoup de la situation, et il en va de même au niveau moléculaire.

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« Étant donné que les objets chargés de la même manière dans le vide sont censés se défendre, même si le signe de la charge qu’ils apportent est positif ou défavorable, on s’attend à ce que les particules de même charge dans le vide Une solution devrait également être évitée de manière monotone », écrit une équipe dirigée par Madhavi Krishnan, professeur à l’Université d’Oxford. En fait, ils ont montré que c’était faux.

Sous la direction de Krishnan, 2 étudiants diplômés ont découvert que des particules chargées négativement peuvent s’attirer les unes les autres dans une eau quelque peu acide avec de faibles concentrations de sel.

Plus étrange encore, les particules chargées favorablement continuent de s’éloigner les unes des autres, au moins jusqu’à ce que vous les enivriez. Une fois les charges placées dans un service d’alcool, les charges favorables montrent une attraction à longue distance, tandis que les charges négatives renvoient à une répulsion typique.

Krishnan et ses collègues ont déposé des charges sur des microparticules de silice de 5 micromètres (0,0002 pouces). large et les suspendit soit dans de l’eau, soit dans deux sortes d’alcool. La répulsion électrostatique séparait les particules de même charge, selon des lois élaborées au XIXe siècle. Malgré cela, les particules de silice chargées négativement dans l’eau se sont formées en amas hexagonaux, bien que l’impact ait disparu lorsque le pH de l’eau se situait en dehors d’une fenêtre étroite, autour de 5-6,5. Les clusters contiennent des espaces, ce qui montre que les attractions peuvent se produire même sans contact direct. Que ce soit dans l’éthanol ou l’isopropanol, ce sont les particules chargées négativement qui se rassemblent.

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Quelque chose d’autre, qu’ils appellent la « force d’électrosolvation », contournait la répulsion typique, mais juste en le meilleur liquide.

Nous comprenons que l’électrorépulsion peut être vaincue, sinon les atomes ne pourraient pas avoir plus d’un proton dans un noyau. La force puissante qui rend possibles les gros noyaux ne s’étend qu’à des échelles de 10 à 15 mètres. La force de Van der Waals, la plus connue pour permettre aux geckos de s’accrocher au plafond, s’exerce à des échelles bien plus grandes que la force forte, mais elle est encore trop faible pour la variété étudiée ici pour en être responsable.

Le résultat dépend vraiment du liquide dans lequel les charges sont réparties, les particules elles-mêmes ne semblent pas avoir d’importance, tant qu’elles portent la charge. Le groupe a dupliqué ses résultats avec des surfaces recouvertes de polypeptides et de polyélectrolytes, inversant même l’effet en recouvrant successivement les particules de couches portant une charge positive ou défavorable.

Des expériences comme celle-ci sont rarement sorties de nulle part : il est difficile de obtenir de l’argent pour étudier quelque chose dont vous n’avez aucune raison de croire qu’il se produira. Les auteurs notent : « Au fil des décennies, des rapports constants d’attraction entre des particules chargées de la même manière, depuis les échelles nanométriques jusqu’aux échelles micrométriques », ont été réalisés. De nombreuses études de recherche théorique ont cherché à expliquer ces observations, sans succès total.

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Les exemples précédents ont impliqué davantage produits compliqués- impliquant notamment des acides nucléiques, les éléments constitutifs de la vie. Le groupe d’Oxford a cherché à simplifier, ce qui devait rendre la cause plus simple à découvrir. Ils prévoyaient dans un article précédent qu’un solvant « peut apporter une contribution considérable à l’interaction globale d’énergie totalement libre de deux objets porteurs d’une charge électrique qui se rapprochent », ce qui pourrait être suffisant pour attirer des charges similaires. Ils en ont désormais la preuve.

Les agrégations de microparticules de silice ne sont peut-être pas nécessaires en elles-mêmes, mais les auteurs gardent à l’esprit qu’il a été rapporté que les protéines portant des charges négatives nettes s’agglutinent, probablement en raison des mêmes résultats. . Les auteurs suggèrent même que le regroupement et l’auto-assemblage observés ici pourraient être liés au rassemblement de molécules qui ont déclenché la toute première vie.

L’auteur Sida Wang a déclaré dans une déclaration : « Je trouve toujours fascinant de voir ces particules attirer, même après avoir vu cela mille fois. »

L’étude est publiée en libre accès dans Nature Nanotechnology.

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