Команда исследователей из IBM Research Europe, Университета Сантьяго-де-Компостела и Университета Регенсбурга впервые изменила связи между атомами в одной молекуле. В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает метод и возможные варианты его применения. Игорь Алабугин и Чаовей Ху опубликовали в том же номере журнала перспективную статью с изложением проделанной командой работы.
Существующий ранее метод создания сложных молекул или молекулярных устройств, как отмечают Алагугин и Чаовей, в целом довольно сложен — они сравнивают его с тем, чтобы бросить коробку с Лего в стиральную машину и надеяться, что будут сделаны какие-то полезные соединения. В новой работе исследовательская группа значительно упростила такую работу, используя сканирующий туннельный микроскоп (STM) для разрыва связей в молекуле, а затем для настройки молекулы путем создания новых связей.
Работа команды включала в себя помещение образца материала в сканирующий туннельный микроскоп, а затем использование очень небольшого количества электричества для разрыва определенных связей. Точнее ни начали с извлечения четырех атомов хлора из ядра тетрациклического соединения, чтобы использовать его в качестве исходной молекулы. Затем они переместили кончик тунельного микроскопа на связь C-CI (углерод-хлор), а затем разорвали связь электрическим разрядом. Выполнение этого действия с другими парами C-CI и C-C (углерод-углерод) привело к образованию дирадикала, который оставил шесть электронов свободными для использования при образовании других связей. В одном из тестов по созданию новой молекулы команда затем использовала свободные электроны (и дозу высокого напряжения) для образования диагональных связей C-C, что привело к созданию изогнутого алкина. В другом примере они применили дозу низкого напряжения для создания циклобутадиенового кольца.
Исследователи отмечают, что их работа стала возможной благодаря разработке технологии туннелирования сверхвысокой точности, разработанной командой, возглавляемой Гердом Биннигом и Генрихом Рорером, оба из лаборатории IBM в Цюрихе. Они предполагают, что метод может быть использован для лучшего понимания окислительно-восстановительной химии и создания новых видов молекул.
Статьи:
Florian Albrecht et al, Selectivity in single-molecule reactions by tip-induced redox chemistry, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abo6471
Igor Alabugin et al, A Swiss Army knife for surface chemistry, Science(2022). DOI: 10.1126/science.abq2622
Наши курсы: https://cyberkoalastudios.com/
