Kálmán Erika válaszol a fel nem tett kérdésekre

 

Az entrópia növekedésének, a "rendezetlenség" növekedésének elve hogyan egyeztethető össze az önszerveződés fogalmával? (Kiro)
- A termodinamika II. törvénye - az entrópia növekedésének elve spontán folyamatok esetén - zárt, környezetétől izolált rendszerekre vonatkozik. A molekuláris önszerveződés valamilyen közegben, például oldatban, tehát környezetével kapcsolatban álló nyílt rendszerben játszódik le. Ilyen rendszerek növelhetik rendezettségüket, a környezetnek történő entrópiaátadással, például vizes oldatban lejátszódó önszerveződés esetében a közeg, a vízmolekulák rendezetlenségének növelésével.

Az előadás végén láttunk egy szépen kirajzolódó mosolyt, amelyet STM tűvel rajzoltak ezüstfelületen. Az atomi felbontású képalkotás módjai már ismertek. De hogyan lehet "megfogni" és odébb helyezni egy atomot? (LaMancha)
- Az STM tű nemcsak az atomi felbontású képalkotásra, hanem az egyes (különleges helyzetű) atomok mozgatására is alkalmas. A fém-egykristály atomi léptékben sík felületén ülő egyetlen ezüstatomot a felette megállított, ezüstbevonatos STM tűre adott elektromos impulzussal a tűre emelhetjük, átvihetjük egy másik pozícióba, ahol ellentétes előjelű elektromos impulzussal ismét a felületre ültetjük. Ezután az STM tűt ismét képalkotásra használva felvesszük az animált képsorozat következő tagját, majd ismételt mozgatással előállítjuk a következő képnek megfelelő adatom-elrendezést stb. Az adatomok kicsit módosítják a fém-egykristály felületén az elektronok eloszlását, ez az STM képen is meglátszik, ami a mosolygó "arcocska" változó "arckifejezését" adja az odébb mozgatott kék foltnak látszó atomokkal együtt.

Láttuk, hogy a molekuláris építészethez molekuláris méretű építőelemekre van szükség. Ezekkel az építőelemekkel bármilyen szerkezetű és nagyságú molekula összeállítható? (Molat)
- Az önszerveződéssel kialakult molekuláris halmazok egyensúlyi vagy metastabilis állapotban vannak. A halmazok stabilitásának mértékét folyadékfázisban az építőelemek kötőhelyei közötti kölcsönhatások és a hőmozgás energiájának viszonya határozza meg. Erősebb kölcsönhatások estén stabilabb a kialakult molekulahalmaz. Ugyanakkor a komplementer partnerek találkozását a hőmozgás segíti elő, ha ez lassú, a halmazok kialakulásához hosszú időre van szükség.

A molekulák önszerveződése előnybe részesíti zárt ciklusok és csavarszerkezetek kialakulását. Ennek az oka az, hogy ilyen szerkezetek esetében egy építőelemre fajlagosan több energetikailag kedvező kötés jut, mint az azonos számú elemből álló lineáris szerkezet esetében. Zárt ciklusok elemeinek számát pedig a legkisebb entrópianövekedés igénye minimalizálja. - Több esetben adott építőelemekből több különböző szerkezetű, de közel azonos energiájú molekulahalmaz is képezhető. Ilyen esetben ezek keveréke fog kialakulni. A felsorolt tényezők mindegyike korlátozhatja a kialakítható szerkezeteket és méretüket.