2020年，中国的化学家训练了一条由69个原子组成的链，使其自身交叉三次形成三叶形。现在，加拿大西安大略大学和中国科学院的研究人员联手打破了这一记录。
学家们意外地打成了有史以来最小、最紧的结，超越了吉尼斯世界纪录的榜首位置。
这种非凡的微观缠结仅包含 54 个原子，这些原子缠绕三圈，形成一个称为“三叶形”结的交错环，没有松散的末端。
这种“三叶草”形状是最简单的重要结，也是数学结理论的基础。
2020年，中国的化学家训练了一条由69个原子组成的链，使其自身交叉三次形成三叶形。现在，加拿大西安大略大学和中国科学院的研究人员联手打破了这一记录。
随着原子与“反向交叉”的比例减小，分子结的强度变得更强。 2020 年创建的结的主干交叉比 (BCR) 为 23。
当前结的 BCR 为 18。
显示最小结结构的图表。 （李等人，《自然通讯》，2024）
大多数有机分子结的 BCR 介于 27 到 33 之间。虽然专家们不确定它们能够继续形成多小或紧密的单链结，但量子化学计算表明，最稳定的三叶形结构约为 50 个分子长，这意味着我们正在慢慢接近理论极限。
最近的这一壮举让专家们比以往任何时候都更接近我们体内 DNA、RNA 和各种蛋白质中自然形成的微观结。更重要的是，了解最新的结是如何形成的可以帮助科学家制造更好的塑料和聚合物。
研究人员解释说：“分子结的合成提出了许多挑战，但它可以在蛋白质结构和功能以及有用的分子材料中发挥重要作用，其特性取决于打结结构的大小。”
像许多科学突破一样，这是一次令人高兴的意外。化学家理查德·普德法特 (Richard Puddephatt) 向《新科学家》杂志的亚历克斯·威尔金斯 (Alex Wilkins) 讲述了这一偶然事件是如何发生的。
Puddephatt 和他的同事正在实验室中致力于制造金属乙炔化物，这是一种从末端除去氢的炔烃（一种碳氢化合物）。这种最终产品非常有用，因为它可以帮助科学家进行有机化学反应。
当将乙炔金与另一种称为二膦配体的碳结构连接时，研究小组出乎意料地创造了一个三叶结，而不是金链或索烷。
自 1989 年以来，化学家一直试图通过用金属离子将螺旋链引导成所需的结构来打结分子结。
例如，在 2020 年，化学家通过使用金属原子“折叠和缠绕”分子链，打出了当时最紧的三叶结。当这些金属原子在过程结束时被移除时，这个结就无法解开。
最新的黄金“金属纽扣”与众不同，因为它可以自行组装。
“这是一个相当复杂的系统，老实说，我们不知道它是如何发生的，”在西安大略大学工作的普德法特告诉新科学家。
他和他的同事希望他们的结能够“为未来追求类似但希望更坚固的自组装结构提供强大的动力”。
该研究发表在《自然通讯》上。