Kui õige teadlane satub toidupoodi külastades juur- ja puuviljaosakonda, siis ei märka ta esmalt mitte päeva allahindlusi, vaid hoopis müügil oleva vilja kuju. Kurki eristab banaanist eelkõige selle kuju ehk sümmeetria ja alles seejärel hind, värv või maitse. 

Orgaaniliste ühendite maailmas on molekulide sümmeetria omadused palju määravama tähtsusega, kui orgaaniliste toiduainete osakonda külastades.

Asi on nimelt selles, et nii mõnigi molekul võib oma kuju ootamatult ehk spontaanselt muuta, millega koos muutuvad ka selle muud olulised omadused. Seetõttu ongi sümmeetria üks tähtsaim näitaja aineid uurivatele teadlastele. 

Võtame näiteks ruteeniumi – teatud üleminekumetalli. Ruteeniumi sisaldavaid orgaanilisi ühendeid kasutatakse nii päikesepatareides energia tootmiseks kui ka värviteleviisorites ilusa pildi saamiseks.

Ruteenium on paberile joonistatuna või vaakumkambris gaasilises olekus vabalt hõljudes sümmeetrilise kujuga, aga kui samad molekulid viia lahusesse või pakkida tahkesse ainesse, siis nende kuju ja omadused muutuvad hüppeliselt. Kusjuures just tahke kuju omadused teevad molekulid rakenduste tarbeks kasulikuks.

Kujutage siis ette, et ostate poest kurgi, aga niipea kui selle endale kotti pistate, muutub see järsku banaaniks. Milline üllatus!

KBFI teadlased avaldasid hiljuti ajakirjas Nature Communication Chemistry uurimuse, kus tegid kindlaks põhjuse, miks toimuvad ruteeniumi ühendites sellised iseeneslikud ja seni arusaamatud sümmeetria muutused.

Selleks kasutati KBFIs välja arendatud täppisspektroskoopiat, mis mõõdab molekulides nn kahefotoonse neeldumise tõenäosust sõltuvalt footonite ehk valguse lainepikkusest. See võimaldab molekulide sümmetriat paremini tuvastada kui muud varem teadaolevad meetodid. 

Võrreldes mõõtmisest  tuletatud andmeid vastavate teoreetiliste arvutustega, mille tegid samuti KBFI teadlased, tuli ilmsiks, et sümmeetria muutuse tingib peen vastasmõju ruteeniumi enda kompleksi moodustavate elektronide ja lähiümbruses asuvate lahustimolekulide valentselektronide vahel.

Nüüd, kus see palju peavalu põhjustanud "kurgist banaaniks" muutumise mehhanism sai lõpuks selgitust, on ehk võimalik ka otsida ja leida uusi aineid, mis päikesepatareide ja ekraanide kasutegurit veelgi parandavad.

Artikkel ilmus ajakirjas Nature Communications Chemistry.

Aleksander Rebane on osakoormusega juhtivteadur KBFIs. Ta tegeleb optilise mittelineaarse spektroskoopiaga ehk uurib nähtusi, kus kaks footonit neelduvad korraga, näiteks kaks punase valguse footonit ühe sinise asemel. Seda trikki kasutades saab mikroskoobiga vaadata sügavamale kui muidu, sest sinine valgus neelduks kiiresti ja vajalikule sügavusele ei jõuaks. Sellise praktilise kasutuse jaoks on vaja uurida, kuidas täpselt kaks footonit korraga saavad neelduda, ja selle uurimise käigus on ta koos oma kolleegidega kindlaks teinud, miks võib mõnikord molekulide sümmeetria iseeneslikult muutuda.