Magnetización de magnetita inducida por quiralidad por un precursor de ARN
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Las moléculas quirales pueden polarizar rotacionalmente las superficies magnéticas debido al efecto CISS. A. La densidad de electrones de una molécula que se acerca a una superficie se distribuye asimétricamente y se crea un dipolo de carga transitoria. El transporte de carga a través de moléculas quirales es selectivo por espín debido al efecto CISS y, por lo tanto, un dipolo de espín a lo largo del eje molecular quiral acompaña a este dipolo de carga. Este dipolo de espín transitorio puede acoplarse con espines de superficie debido a la interacción de intercambio de espín (J ≡ [E(↑↑) − E(↑↓)]) y el espín polariza la superficie a lo largo del eje molecular quiral. B. Esquema de la configuración utilizada en los experimentos de cristalización para la detección de CD. Los cristales homoquirales de RAO se forman sobre magnetita a partir de su solución enantiopura. Estos cristales alinean los dominios magnéticos debajo de ellos e interactúan con los espines de la superficie debido al acoplamiento del dipolo magnético, un acoplamiento más débil pero de mayor alcance en comparación con la interacción de intercambio de espín C. Una secuencia que muestra el efecto de las moléculas quirales en los dominios magnéticos. 1 Inicialmente, no hay magnetización neta de los dominios magnéticos. 2 Cuando se forma una capa RAO, los espines debajo de la capa se alinean debido a la fuerte interacción de intercambio de espines. Este es un proceso de magnetización de avalancha: las moléculas alinean los espines de la superficie y las regiones alineadas atraen más moléculas y se hacen más grandes. 3 La monocapa se expande y cubre más área debido a la atracción de moléculas quirales a las regiones alineadas y los cristales semilla comienzan a formarse. 4 Los cristales crecen y se acoplan con dominios magnéticos debido a la interacción magnética dipolo-dipolo, Edd. D. Si se aplica un campo magnético externo, −→B, los dominios fuera del área cubierta por los cristales se magnetizan. Sin embargo, los cristales retienen la magnetización de los dominios debajo de ellos mientras la energía del acoplamiento dipolar sea mayor que la energía magnética. — física.química-ph
La vida es homoquiral y la homoquiralidad es una característica fundamental de los sistemas vivos en la Tierra. Si bien el mecanismo exacto que condujo a la homoquiralidad aún no se comprende por completo, cualquier argumento realista sobre los orígenes de la vida debe abordar el surgimiento de la homoquiralidad. Para imponer y mantener la quiralidad en una red prebiótica, se requiere un factor ambiental que funcione como agente quiral.
Las superficies magnetizadas son agentes quirales plausibles prebióticamente, que han demostrado ser eficaces en la enantioseparación de ribosa-aminooxazolina (RAO), un precursor del ácido ribonucleico (ARN), debido al efecto de la selectividad de espín inducida por quiralidad (CISS). Como tal, los mecanismos de ruptura de la simetría magnética de los minerales magnéticos son de suma importancia.
Aquí informamos la magnetización de avalancha de magnetita (Fe3O4) por cristalización RAO enantiopura. La ruptura de la simetría magnética observada es inducida por moléculas quirales debido al efecto CISS y se propaga sobre la superficie magnética como una avalancha, proporcionando una forma de magnetizar uniformemente una superficie magnética sin cubrirla por completo. Considerada junto con nuestros resultados previos sobre enantioseparación por cristalización en una superficie magnética, la magnetización por avalancha inducida por quiralidad allana el camino para la retroalimentación cooperativa entre las moléculas quirales y las superficies magnéticas.
Con esta retroalimentación, se puede amplificar un pequeño sesgo natural en la magnetización neta y se pueden adaptar los procesos selectivos de espín en minerales persistentemente magnéticos.
S. Furkan Ozturk, Deb Kumar Bhowmick, Yael Kapon, Yutao Sang, Anil Kumar, Yossi Paltiel, Ron Naaman, Dimitar D. Sasselov
Comentarios: 19 páginas, 6 figuras
Asignaturas: Química Física (física.chem-ph)
Citar como: arXiv:2304.09095 [physics.chem-ph] (o arXiv:2304.09095v1 [physics.chem-ph] para esta versión)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.09095
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Por: Sukru Furkan Özturk
[v1] jue 13 de abril de 2023 10:01:24 p. m. UTC (20 298 KB)
https://arxiv.org/abs/2304.09095
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