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    據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)12月20日報道，美國亞利桑那大學(xué)的科學(xué)家首次成功地將金屬原子插進(jìn)了甲烷氣體分子中，并精確地測定了所得到的“金屬-甲烷化合物”分子的結(jié)構(gòu)，為有機(jī)化合物的合成特別是新藥研制開創(chuàng)了新的制造工藝，新發(fā)現(xiàn)也能讓人們更好地理解金屬在活性生物體內(nèi)的工作模式。研究發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。

    有機(jī)物衰敗會產(chǎn)生甲烷，科學(xué)家一直希望利用豐富的甲烷來生產(chǎn)其他化學(xué)產(chǎn)品。但是作為最簡單的碳?xì)浠衔铮淄樵诤推渌肿酉嗷プ饔脮r會有點(diǎn)“內(nèi)向”，需要各種方法來“激活”。領(lǐng)導(dǎo)這項研究的亞利桑那大學(xué)化學(xué)家露西·茲瑞斯表示，金屬插入會讓甲烷分子更活躍，即將金屬插入甲烷分子中激活甲烷，使其更容易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，比如利用被激活的甲烷分子制造乙醇。

    茲瑞斯研究團(tuán)隊將鋅加熱成氣態(tài)，讓其蒸發(fā)進(jìn)一個真空室，接著再向真空室添加甲烷氣體。在一個放電設(shè)備提供的能量下，鋅和甲烷組成的氣體混合物變成發(fā)光的等離子體，金屬-甲烷化合物分子瞬間形成。

    甲烷分子由碳原子和四個氫原子組成了四個碳?xì)滏I，科學(xué)家之前曾預(yù)測，金屬可以插入甲烷的碳?xì)浞肿渔I中，但沒有一篇論文表示可以在氣體狀態(tài)插入，這是科學(xué)家首次嘗試在氣態(tài)下合成金屬甲烷分子并獲得成功。新化合物穩(wěn)定地存在了幾秒鐘——在工業(yè)領(lǐng)域，幾秒鐘足以將其直接轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。茲瑞斯說：“化學(xué)工程師們非常希望利用甲烷等普遍存在的有機(jī)化合物，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N更復(fù)雜、更有價值的產(chǎn)品，比如塑料或聚合物等。新發(fā)現(xiàn)能使其工業(yè)應(yīng)用變得更簡單、更低廉、更快速。”

    由于該分子是在氣體狀態(tài)制造，其分子結(jié)構(gòu)得以精確地測量。研究人員使用特定波長的微波來發(fā)送電磁能量并讓其通過等離子體，然后使用探測器探測了真空內(nèi)能量中的液滴（每類分子都會留下自己的能源液滴），并據(jù)此得到了新物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，同之前預(yù)測的一樣。

    金屬原子嵌入復(fù)雜的有機(jī)分子在自然界廣泛存在，生物體中任何復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)都有金屬的參與。一個典型的例子是血紅素和鐵，包含鐵原子的蛋白分子可以精確地捕捉氧氣并將其運(yùn)往血液中。

    茲瑞斯表示，金屬在生物學(xué)中起著非常重要的作用，比如許多酶發(fā)揮作用都離不開金屬鋅，理解鋅在簡單的甲烷分子中如何工作，有助于更好理解其在酶等更復(fù)雜分子中的工作模式。