2009年6月17日
从气球到橡皮筋，伸展时的情况总是更快。还是他们？伊利诺伊大学研究化学键的科学家现在并非总是如此，他们的结果可能对蛋白质对机械胁迫的稳定性和新高科技聚合物的设计具有深远的影响。
化学教授罗马·布拉托夫（Roman Boulatov）说：“我们的发现与直观的观念相矛盾，即分子就像橡皮筋一样，当我们拉动化学键时，它总是应该更快地破裂。”“例如，当我们拉伸硫硫键时，它破裂的速度取决于附近的原子的移动方式。”
这些发现还与其他研究人员获得的实验结果的常规解释相矛盾，这些研究人员研究了某些含有硫硫键的蛋白的碎片化速率，当时用微观力量探针拉伸。在这些实验中，随着力的增加，蛋白质碎裂的速度更快，导致研究人员得出结论，随着硫硫键的拉伸，它的反应更快和更快。
布拉托夫说：“我们的实验提出了不同的结论。”“我们认为碎片的加速性是由于蛋白质的结构变化而引起的，与拉伸硫硫键的反应性增加几乎没有关系。”
在他们的实验中，研究人员将硬晶苯二苯甲酸用作分子力探针来通过原子在分子原子上产生明确的力。
该探针允许反应速率作为恢复力的函数测量。类似于拉伸橡皮筋时产生的力，分子恢复力包含有关分子被扭曲的程度以及朝哪个方向扭曲的信息。
在先前的工作中，当布拉托夫的团队用与后来施加的力相同的力拉动碳碳键时，他们发现碳碳键断裂的速度比没有施加任何武力的速度快100万倍。
Boulatov说：“由于硫硫键比碳碳键要弱得多，因此您可能会认为它对被拉动会更加敏感。”“但是，我们发现硫硫键在拉动时不会更快。”
Boulatov和他的团队在接受出版的论文中报告了他们的发现Angewandte Chemie，并发布在日记网站上。
Boulatov说：“当我们拉动硫硫键时，附近的亚甲基阻止了分子的其余部分放松，从而消除了硫硫键的驱动力，以使任何更快的速度破裂。”
化学家必须牢记，即使在简单的化学反应（例如单键解离）中，“我们也必须考虑到该分子的其他结构变化。”“单独的伸长率是在键拉伸时发生的，并不代表反应发生时发生的情况的全部图片。”
布拉托夫说，好消息是，并非每种伸展的聚合物都会更快地破裂。他说：“例如，我们可能能够设计聚合物在适度的机械应力下抵抗碎片化，或者不会沿着拉伸方向破裂，而是沿一些其他期望的方向折断。”