В настоящее время для синтеза сложных молекул или узлов молекулярных машин используется сложный метод, который не обеспечивает гарантированного достижения результата. Ученые сравнивают этот метод с наполнением кубиками Лего барабана стиральной машины в надежде на то, что в результате постоянного перемешивания некоторые из кубиков соединятся в правильную комбинацию. И недавно группа ученых из IBM Research Europe при поддержке их коллег из нескольких университетов продемонстрировала, что желаемых результатов можно добиться гораздо проще, путем перестроения межатомных связей в пределах одной молекулы, выступающей в качестве заготовки.
Изображения одиночных молекул, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии высокого разрешения. Избирательно и обратимо молекулярная структура в центре может быть преобразована в структуру справа или слева с помощью импульсов напряжения, подаваемых с иглы сканирующего зондового микроскопа.
© Leo Gross/IBM
Упомянутая молекула-заготовка была помещена в рабочую зону сканирующего туннельного микроскопа. Наконечник этого микроскопа был подведен к точке расположения межатомный связи, которая была разорвана при помощи подачи короткого и слабого электрического импульса. Таким способом ученым удалось «отсоединить» четыре атома хлора от общей структуры тетрациклической молекулы. В результате ученым удалось получить молекулу-бирадикал, в которой присутствовали шесть свободных электронов, которые можно использовать для создания новых межатомных связей.
Используя перемещение наконечника микроскопа и импульсы электрического тока различной длительности и силы, ученые смогли заставить свободные электроны бирадикала сформировать новые связи, в том числе и диагональные. В ходе одного эксперимента это привело к созданию геометрически изогнутой молекулы определенного вида алкина, в другом — кольцевую молекулу циклобутадиена. Все эти молекулы объединяет одно — их очень трудно синтезировать обычным способом и в природе не встречается подобных молекул естественного происхождения.
Ученые отмечают, что данная работа стала вообще возможной благодаря технологии сверхвысокоточного позиционирования наконечника туннельного микроскопа, разработанной специалистами лаборатории компании IBM в Цюрихе. Конечно, технология перестройки межатомных связей не подходит для крупномасштабного производства химических компонентов, но ее вполне можно использовать для создания новых типов молекул в исследовательских целях.
Статья опубликована в журнале Science
Источник: dailytechinfo.org
