מחקר בגובה העיניים

מחקר בגובה העיניים

מפעל ייחודי של הקרן הלאומית למדע שמטרתו להנגיש את הישגי המחקרים הממומנים על ידה לציבור הרחב.

עובדות ומספרים

< חזרה למחקרים
פרופ' גיל מרקוביץ'
כימיה
אוניברסיטת תל-אביב
מדעים מדוייקים וטכנולוגיה
תקופת המחקר
2014-2018

התגבשות ספונטנית של ננו-גבישים "ימניים" או "שמאליים" עשויה לשפוך אור על ראשית החיים

גבישים מסוימים יכולים להתגבש בשתי צורות, שכל אחת מהן היא תמונת ראי של האחרת. בתנאים מסוימים, ננו-גבישים של חומרים שונים נוטים להתגבש בהעדפה לאחת משתי הצורות האלה – גילוי בעל חשיבות כימית, פיזיקלית וביולוגית עצומה

נכתב ע''י גיל מרקוביץ', 15 אוק 2018

ננו-גבישים כִּירָאלִיִים הם גבישים זעירים הניחנים בתכונת סימטריה מיוחדת: הם חסרי סימטריית שיקוף, כלומר תמונת הראי של גבישים אלה אינה זהה לגבישים עצמם. זאת כפי שכפפה ימנית אינה זהה לשמאלית, או כפי שבורג בעל תבריג ימני אינו זהה לבורג בעל תבריג שמאלי. בטבע ובמעבדות ידועים סוגים רבים של מינרלים וגבישים אשר מתגבשים בצורות חסרות סימטריית שיקוף – גבישים כיראליים. לגבישים אלו סידור "בורגי" של האטומים, כאשר לסוג אחד יש צורה בורגית ימנית ולאחר, תמונת המראה שלו – צורה בורגית שמאלית. גבישי קוורץ, למשל, מתגבשים בצורה בורגית כזו, ובטבע אנו מוצאים כי 50 אחוזים מגבישי הקוורץ הם "ימניים" ו-50 אחוז "שמאליים". במעבדתנו אנו שולטים בהתגבשות של ננו-גבישים של מינרלים מסוג זה – שונים מקוורץ, אך דומים לו בתכונת הסידור ה"בורגי". אנו משתמשים לשם כך במולקולות כיראליות אחרות, כלומר מולקולות אחרות שגם הן חסרות סימטריית שיקוף. מולקולות אלו נצמדות לאבני הבניין של הגביש, וגורמות להן להתגבש בעיקר באחת משתי הצורות – גבישים ימניים או שמאליים. לאחרונה אף הצלחנו להגיע לשליטה מוחלטת ולקבל 100 אחוזים של גבישים ימניים או שמאליים של מלח מסוים (טרביום פוספט), כאשר השתמשנו בחומצה טרטרית כמולקולה הא-סימטרית המכוונת את גידול הגבישים. יתרה מזו: כאשר גידול הגבישים נעשה בטמפרטורה נמוכה יחסית (40 מעלות), אזי גם ללא נוכחות של מולקולות א-סימטריות, הגבישים נטו להיווצר בעודף גדול של צורה ימנית או שמאלית, באופן אקראי. כלומר, התקבלה שבירת סימטריה ספונטנית במערכת עצמה, ללא הכוונה. להבנה של שבירת סימטריה ספונטנית יש משמעות הקשורה לאופן היווצרות החיים על פני כדור הארץ. אחת החידות הגדולות הקשורות להופעת החיים היא ה"הומו-כיראליות" של הביו-מולקולות המרכיבות את כל היצורים החיים – בעלי חיים, צמחים, חיידקים. רוב המולקולות הקשורות בהליכי החיים הן כיראליות, כלומר א-סימטריות. מדוע כל החומצות האמיניות וחומצות הגרעין בתאים חיים הן "שמאליות", ואילו הסוכרים "ימניים"? הסבר שכיח קשור להשפעת פני השטח של גבישים בקרום כדור הארץ על זירוז התהליכים הכימיים שבהם נוצרו אותן ביו-מולקולות. המינרלים שאנו חוקרים יכולים להוות דוגמה למקרים כאלו, ולשפוך אור על סוגיה קריטית הקשורה בהיווצרות החיים.

פורסם בתאריך - 03-ספטמבר-2019 - התכנים נכונים ליום הפרסום

מילות מפתח

כיראליות
ננו-גבישים
circularly polarized emission
lanthanides
optical activity
chiral amplification
פורסם בתאריך - 03-ספטמבר-2019 - התכנים נכונים ליום הפרסום