分子間相互作用は、水、DNA、タンパク質などの多くの生体分子の構造と特性の解明に非常に重要です。それらは本来、化学的および生物学的システムに組み込まれています。
それらの重要性のために、それらは十分に研究され、ある程度理解されています。これらの相互作用のいくつかは、タンパク質や核酸などの大きな分子の 3 次元構造を維持する上で重要です。それらは、1 つの大きな分子が別の大きな分子に特異的ではあるが一時的に結合することを可能にするため、多くの動的な生物学的プロセスの基礎となっています。
さまざまな分子間相互作用の中で、水素結合は、さまざまなシステムや現象に圧倒的な影響を与えるため、広く認識、研究、理解されています。水素結合は、水の化学的および生物学的特性を強調しています。高分子の安定化力として機能します。 IUPAC タスク グループは、水素結合を次のように定義しました。結合形成の証拠がある、同じまたは異なる分子内の原子のグループ。 」
同定された他の分子間相互作用には、ハロゲン結合、リチウム結合、カルコゲン結合、アゴスティック結合、プニコゲン結合、および炭素結合が含まれます。これらの相互作用は、薬剤設計、結晶化度、材料設計、特に自己組織化や多くの有機分子の合成にも影響を与えます。水素結合も存在し、星間化学で役割を果たすかどうかは、この研究で明らかになります
星間物質 (ISM) における化学の重要性は、いくら強調してもしすぎることはありません。 ISM は、一般に認識されているように、星、惑星、その他の天体が点在する単なる開放真空ではありません。むしろ、水、アンモニアなどのよく知られた分子と、ラジカル、アセチレン炭素鎖、反応性の高いカチオンおよびアニオン種、カルベン、高分子異性体などの多数のエキゾチックな分子の奇妙な混合物で構成されています。化学者や天文学者がそれらを「地球外のもの」と呼んでいることは、地球の実験室ではなじみがありません。これらの分子は、天体物理現象のプローブとして機能します。
これらの分子は重要ですが、星間物質の条件下 (低温および低密度) でどのように形成されるかについては、あまり知られていません。この課題の結果として、これらの分子のほとんどがどのように形成されるかについては、ほとんどコンセンサスがありません。既知の星間分子種には、いくつかの共通の化学的特徴が存在します。これらには、異性、連続的な水素付加、炭素含有種の優位性、および周期的な傾向が含まれます。これらの特徴は、これらの分子が ISM でどのように形成されるかについてのアド ポインターを提供します。これらの特徴のうち、既知のすべての星間分子の約 40% が異性体の対応物を持っているため、異性が最も顕著であるように思われます (二原子種、多数の水素飽和種、および C3 のような他の特別な種を除く)。 、C5 、異性体を形成することはできません)。
私たちの以前の研究では、「星間空間で観測される関連分子種とそうでない分子種があるのはなぜですか?」 私たちは、エネルギー、安定性、および存在量 (ESA) の間に関係が存在し、他の分子種を犠牲にしていくつかの関連する分子種の天文観測に影響を与えることを示しました。この ESA 関係は、異性体種、とりわけ線形の星間炭素鎖に存在することが示されました。ただし、ESA の関係にはいくつかの逸脱が見られます。
星間ダスト粒子の表面で起こる反応は、星間分子の形成を助ける主要なプロセスです。水分子は、星間氷の約 70% を占めています。これらの水分子は、水素結合のプラットフォームとしても機能します。
本研究は、星間水素結合の存在とその影響に関する最初の広範な研究を報告している。高レベルの量子化学シミュレーションから得られた星間分子と水モノマーの水素結合複合体の結合エネルギーは、いくつかの種の結合エネルギー（その形成は主に氷相反応によって制御される）と星間存在量との間の直接的な関係を示しています分子の。この関係から、水と結合した星間分子の結合エネルギーが高いほど、結合エネルギーが低い対応物と比較して星間存在量が低くなります。これは、分子が星間ダスト粒子の表面に強く結合しているためです。その大部分が星間ダスト粒子の表面に付着しているほど、そのガス相の存在量が減少します。利用可能な星間観測データがこれを裏付けています。星間水素結合は、熱力学的に制御されたプロセス (ESA 関係) からの逸脱、安定性の低い対応物が検出された最も安定な異性体の検出の遅れ、アミノ酸 (グリシンなど) の観察の困難さを説明します。
これらの調査結果は、宇宙研究の進歩ジャーナルに最近掲載された星間水素結合というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、連邦大学ウカリのエマニュエル E. エティム、インド宇宙物理学センターのプラサンタ ゴライ、アンカン ダス、サンディップ K. チャクラバルティ、インド科学研究所バンガロールのエランガンナン アルナンによって行われました。
