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在扫描探针显微镜尖端施加电压脉冲,可以选择性地、可逆地将中间的分子结构转变为右侧或左侧的结构。 图片来源:里奥·格罗斯/IBM
研究人员指出,目前制造复杂分子或分子装置的方法通常相当具有挑战性,就好比将一盒乐高玩具扔进洗衣机,并希望在其之间建立一些有用的联系。但在最新研究中,他们使用扫描隧道显微镜(STM)打破了分子内的原子键,然后创建新键来定制分子,从而大大简化了这项工作。
研究人员解释说,他们首先将样品材料放入扫描隧道显微镜内,然后再破坏特定的键。更具体而言,他们首先从四环化合物的核心提取四个氯原子作为起始分子,随后将扫描隧道显微镜的尖端移到一个碳(C)—氯(Cl)键上,用电破坏原子键。对其他碳—氯键和碳—碳键这样做会形成一个双自由基,留下6个自由电子,这些自由电子可形成新键。
在一项创造新分子的测试中,该团队使用自由电子(和一定量的高电压)形成对角碳—碳键,从而得到了弯曲的炔烃。而在另一项测试中,他们施加一定量的低电压,创造出了环丁二烯环。
研究团队强调,最新研究借助IBM欧洲实验室开发的超高精度隧道技术才得以实现,有助于科学家们更好地理解氧化还原反应,并创造出新的分子种类。
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