Aminokiselina iz ljudskog tijela omogućila kvantni materijal na sobnoj temperaturi

Molekula koja je osnovni sastojak bjelančevina omogućila je da se jedno od najkrhkijih kvantnih stanja u materiji održi na temperaturi višoj od sobne.

Istraživači s kalifornijskog sveučilišta UCLA i tamošnjeg NanoSystems instituta otkrili su da arginin — aminokiselina koju ljudsko tijelo samo proizvodi — stabilizira takozvani komensurabilni val gustoće naboja (CCDW) u tantalovom disulfidu. Riječ je o pojavi u kojoj elektroni prestaju lutati materijalom nasumično i počnu se kretati u uređenom uzorku koji prati unutarnju kristalnu rešetku.

Do sada se ta pojava mogla promatrati samo pri ekstremnoj hladnoći, oko minus 93 stupnja Celzija. Novi eksperiment pokazao je da spoj tantalovog disulfida i arginina zadržava uređeno gibanje elektrona sve do 57 stupnjeva Celzija — temperature koja se ljeti lako postigne u automobilu na parkiralištu.

Slaganje poput slagalice

Struktura materijala nije složena: naizmjenično se nižu slojevi tantalovog disulfida debeli tri atoma i dvostruki slojevi arginina. Ključ je u tome što se molekula aminokiseline svojom veličinom i rasporedom elektrona gotovo savršeno uklapa u kristalnu rešetku, poput dijela slagalice.

Da nije riječ o slučajnosti, potvrdile su dvije druge testirane aminokiseline — nijedna od njih nije izazvala isti učinak na sobnoj temperaturi. Znanstvenici su zaključak izveli uspoređujući spoj s čistim tantalovim disulfidom, mjereći vibracije, električnu vodljivost, promjene temperature i atomsku strukturu, a računalne simulacije objasnile su zašto arginin mijenja ponašanje materijala.

Zanimljivo je da je otkriće bilo nenamjerno. Materijali su prvi put spojeni u ranijem istraživanju koje je pregledalo više od pedeset organskih molekula, a produženje temperaturnog raspona uočeno je tek naknadnom analizom. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Chemistry, a voditelj studije je Xiangfeng Duan.