En Reichardts färgmolekyl som kolliderar med hypertermal hastighet med en kopparyta. Molekylens orientering avgör om kollisionens energi är koncentrerad i en av bindningarna mellan den centrala kväveatomen (grön) och en kolatom i en av de omgivande ringarna (svart). Kredit:L. Krumbein et al.; anpassad av APS/Alan Stonebraker
Ett team av forskare från Tyskland och Storbritannien har funnit att bindningsselektiva reaktioner kan observeras under vissa molekylära kollisioner. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver experiment de genomförde som innebar att skjuta en stor molekyl mot en kopparvägg och vad de upptäckte genom att göra det.
Under de senaste decennierna har kemister har letat efter ett sätt att bryta specifika bindningar i molekyler på ett förutsägbart och användbart sätt. Genom att göra det skulle nya metoder öppnas för forskning som är involverad i att skapa nya typer av föreningar. Sådana insatser har avstannat, dock, genom att energin försvinner i molekyler. När en laser avfyras mot en molekyl, till exempel, dess energi försvinner genom vibrationer innan en reaktion kan inträffa. Slutresultatet är praktiskt taget identiskt med att helt enkelt applicera värme på samma molekyl. I denna nya insats, forskarna har hittat ett sätt att genomföra bindningsselektiva reaktioner genom att skjuta molekyler mot en kopparvägg.
I deras experiment, forskarna använde en typ av molekyl som kallas Reichardts färgämne - en stor (73 atom) molekyl som ändrar färg beroende på vilken typ av lösningsmedel som används i en reaktion. De avfyrade enstaka instanser av molekylen mot en bit platt kopparkristall och såg vad som hände med ett skanningstunnelmikroskop.
Forskarna fann att Reichardts färgmolekyl genomgick stora förändringar när den smällde in i kopparväggen, medan väggen förblev helt intakt. Kollisionerna påminde om att bilar slog i väggar för säkerhetstester. När jag studerade kollisionerna, forskarna fann att när molekylen kolliderade med väggen vid vissa translationella energier, molekylen skulle uppleva selektiva sprickor vid specifika C-N-bindningar. Sprickning innebar att några av bindningarna i molekylen skulle brytas men molekylen skulle förbli som en enda enhet. De fann också att förändringen av hastigheten med vilken molekylen avlossades mot väggen gjorde att de kunde bryta två specifika bindningar, som råkade ligga intill en positivt laddad kväveatom som satt i mitten av molekylen.
Mer arbete krävs för att avgöra om det nya tillvägagångssättet kan tillämpas på användbara sätt - men för närvarande teamet beskriver selektiv bindningskemi som "mindre av en svart låda" nu.
© 2021 Science X Network
