Химики впервые перестроили атомные связи в одной молекуле
Фото: 9news.com
Международная команда специалистов экспериментировала с веществом под названием 5,6,11,12-тетрахлортетрацен (с формулой C18H8Cl4) — это молекула на основе углерода, которая выглядит как ряд из четырех ячеек в виде сот, окруженных четырьмя атомами хлора, парящими вокруг, как голодные пчелы. Так ее описывает ScienceAlert.
Наклеив тонкий слой материала на холодный, покрытый солью кусок меди, исследователи прогнали «хлорных пчел», оставив горстку возбудимых атомов углерода, удерживающих неспаренные электроны в ряде родственных структур. Два этих электрона в некоторых структурах счастливо воссоединились друг с другом, реконфигурируя общую форму молекулы. Вторая пара стремилась соединиться не только друг с другом, но и с любым другим доступным электроном, который мог «прожужжать» на их пути.
В обычном случае подобная шаткая структура была бы недолговечной, поскольку оставшиеся электроны тоже соединились бы друг с другом. Но исследователи обнаружили, что их система была далеко не обычной.
С легким толчком напряжения от электрошокера размером с атом ученые показали, что могут заставить одну молекулу соединить вторую пару электронов таким образом, что четыре клетки сместятся в сторону так называемого изогнутого алкина. При чуть меньшем напряжении электроны образовывали пары по-другому, искажая структуру и создавая циклобутадиеновое кольцо.
Таким образом, с помощью различного напряжения специалистам удалось несколько раз перестраивать атомные связи в молекуле.
Изогнутые молекулы алкина (слева), бирадикала (в центре) и циклобутадиена под атомно-силовой микроскопией. Фото: Leo Gross / IBM
Как это можно использовать
Заставляя одну молекулу деформироваться в разные формы или изомеры, исследователи получили представление о поведении ее электронов, а также о стабильности и предпочтительных конфигурациях органических соединений.
Подобные исследования не только помогают сделать химию более точной, но и предоставляют инженерам новые инструменты для производства машин в наномасштабе, деформируя углеродные каркасы в экзотические формы, что было бы невозможно сделать с помощью обычной химии.
Посмотрите, как выглядят привычные нам вещи под микроскопом:
фотографий
фотографий
фотографий
