A két kutató, az udvarhelyi Szabó István és tanára, Czakó Gábor tudományos eredményéről januárban számoltunk be. Akkor egy új reakcióút felfedezésével rámutattak, hogy alapvető kémiai reakciók nem csak a több száz éve ismert módon játszódhatnak le. A kutatók egy újabb átütő felfedezéséről a világ legrangosabb kémiai folyóirata, a Nature Chemistry számolt be a héten. Portálunk kérésére Szabó István foglalta össze a kutatás eredményét.

A Szabóék által vizsgált helyettesítéses reakció a szerves kémia egyik legfontosabb reakciója, amely számos vegyület előállítását teszi lehetővé a vegyiparban funkciós csoportok cseréjével és új szén-szén kötések kialakításával, de kulcsszerepet játszik olyan biokémiai folyamatokban is, mint például a vitaminok előállítása, az adrenalin szintézise élő sejtekben, valamint ezzel magyarázható a CH3Br karcinogén (rákkeltő) hatása is. A kutatók a fluorid anion (F–) reakcióját vizsgálták metil-kloriddal (CH3Cl), melynek során a fluor és a klór atomok cserélődnek ki, ennek eredményeképpen metil-fluorid (CH3F) és klorid anion (Cl–) termékek keletkeznek.

A reakció atomi szintű lejátszódását modern elméleti kémiai módszerekkel szimulálták szuperszámítógépek segítségével. Eredményeiket összehasonlítva Roland Wester és munkatársai (Institute for Ion Physics and Applied Physics, University of Innsbruck, Ausztria) kísérleti adataival, a számított és a mért fizikai mennyiségek meglepő, minden eddiginél jobb egyezését tapasztalták. Ez egyrészt az alkalmazott elméleti módszerek pontosságának köszönhető, amellyel az atomok mozgását meghatározó potenciális energiafelületet számolták.

A felület egy hegyes-völgyes tájra emlékeztethet bennünket, amelyen biliárd golyók gurulnak, azonban esetünkben a biliárd golyók a molekulákat felépítő atomok, amelyek a reakció során egy sokdimenziós felületen gurulnak a középiskolában tanult Newton törvényeket követve és esetlegesen ütköznek termékeket eredményezve. Ezzel szemben az osztrák kutatócsoport laboratóriumi kísérletekkel vizsgálta a reakció végbemenetelét igen kifinomult mérési technikákat alkalmazva, ami magyarázza az elmélettel való kiváló egyezést. A laboratóriumi mérések során gáz fázisban ütköztették a reakció partnereket, majd a keletkező töltéssel rendelkező klorid anion sebességét és szóródásának irányát detektálták.

Az eredmények rávilágítottak arra, hogy a periódusos rendszer alapján hasonlónak gondolt halogén elemek igen eltérő hatással lehetnek a reakció dinamikájára, ugyanis más tulajdonságú lesz az említett felület, ami meghatározza az ütköző ionok és molekulák orientációs képességét. Ez azért fontos, mert csak akkor következik be reakció, ha megfelelő szögben ütközik a fluorid anion (F–) a metil-kloriddal (CH3Cl). Mivel az alkalmazott vegyipari és biológiai folyamatokban a halogén minősége mellett kulcsszerepet játszik a molekulákat körülvevő oldószer, például víz (H2O) molekulák jelenléte az oldatban, a kutatások kiterjesztését tervezik oldatfázisú folyamatokra.

Czakó Gábor és Szabó István még a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetemen kezdték az elméleti fizikai kémiai kutatásokat. Szeptembertől már a Szegedi Tudományegyetem Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszékének munkatársai, ottani munkájuk folytatásához megalapították az Elméleti Reakciódinamika Kutatócsoportot. A két fiatal kutatóról egészen biztosan fogunk még hallani.