Bilder av enstaka molekyler erhållna med högupplöst atomkraftsmikroskopi. Selektivt och reversibelt kan den molekylära strukturen i mitten omvandlas till strukturen till höger eller till vänster, genom spänningspulser som appliceras från spetsen av ett avsökningssondmikroskop. Kredit:Leo Gross/IBM
Ett team av forskare från IBM Research Europe, Universidade de Santiago de Compostela och University of Regensburg har för första gången förändrat bindningarna mellan atomerna i en enda molekyl. I deras artikel publicerad i tidskriften Science , gruppen beskriver sin metod och möjliga användningsområden för den. Igor Alabugin och Chaowei Hu har publicerat ett perspektiv i samma tidskriftsnummer som beskriver lagets arbete.
Den nuvarande metoden för att skapa komplexa molekyler eller molekylära enheter, som Alagugin och Chaowei noterar, är generellt sett ganska utmanande - de liknar det vid att dumpa en låda med lego i en tvättmaskin och hoppas att några användbara anslutningar görs. I denna nya ansträngning har forskargruppen gjort sådant arbete avsevärt enklare genom att använda ett scanning tunneling microscope (STM) för att bryta bindningarna i en molekyl och sedan anpassa molekylen genom att skapa nya bindningar – en kemi först.
Arbetet av teamet innebar att placera ett provmaterial i ett scanning tunnelmikroskop och sedan använda en mycket liten mängd elektricitet för att bryta specifika bindningar. Närmare bestämt började de med att dra fyra kloratomer från kärnan av en tetracyklisk komponent för att använda dem som startmolekyl. De flyttade sedan spetsen på STM till en C-CI-bindning och bröt sedan bindningen med ett stöt av elektricitet. Att göra så med de andra C-CI- och C-C-paren resulterade i bildandet av en diradikal, som lämnade sex elektroner fria för användning för att bilda andra bindningar. I ett test för att skapa en ny molekyl använde teamet sedan de fria elektronerna (och en dos högspänning) för att bilda diagonala C-C-bindningar, vilket resulterade i skapandet av en böjd alkyn. I ett annat exempel applicerade de en dos lågspänning för att skapa en cyklobutadienring.
Forskarna noterar att deras arbete möjliggjordes av utvecklingen av ultrahög precision tunnelteknik utvecklad av ett team under ledning av Gerd Binnig och Heinrich Rohrer, båda med IBM:s laboratorium i Zürich. De föreslår att deras teknik kan användas för att bättre förstå redoxkemi och för att skapa nya typer av molekyler. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
