Immagini di singole molecole ottenute mediante microscopia a forza atomica ad alta risoluzione. In modo selettivo e reversibile la struttura molecolare al centro può essere trasformata nella struttura a destra oa sinistra, mediante impulsi di tensione applicati dalla punta di un microscopio con sonda a scansione. Credito:Leo Gross/IBM
Un team di ricercatori di IBM Research Europe, Universidade de Santiago de Compostela e dell'Università di Regensburg ha cambiato per la prima volta i legami tra gli atomi in una singola molecola. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo ne descrive il metodo e i possibili usi. Igor Alabugin e Chaowei Hu, hanno pubblicato un articolo di Prospettiva sullo stesso numero di giornale che delinea il lavoro svolto dal team.
L'attuale metodo per creare molecole complesse o dispositivi molecolari, come notano Alagugin e Chaowei, è generalmente piuttosto impegnativo:lo paragonano a scaricare una scatola di Lego in una lavatrice e sperare che vengano stabilite alcune connessioni utili. In questo nuovo sforzo, il team di ricerca ha reso tale lavoro notevolmente più semplice utilizzando un microscopio a scansione tunnel (STM) per rompere i legami in una molecola e quindi personalizzare la molecola creando nuovi legami, prima una chimica.
Il lavoro del team ha comportato il posizionamento di un campione di materiale in un microscopio a scansione a effetto tunnel e quindi l'utilizzo di una piccolissima quantità di elettricità per rompere legami specifici. Più specificamente, hanno iniziato estraendo quattro atomi di cloro dal nucleo di un tetraciclico da utilizzare come molecola di partenza. Hanno quindi spostato la punta dell'STM su un legame C-CI e poi hanno rotto il legame con una scossa di elettricità. In questo modo le altre coppie C-CI e CC hanno portato alla formazione di un diradicale, che ha lasciato sei elettroni liberi da utilizzare nella formazione di altri legami. In un test di creazione di una nuova molecola, il team ha quindi utilizzato gli elettroni liberi (e una dose di alta tensione) per formare legami CC diagonali, risultando nella creazione di un alchino piegato. In un altro esempio, hanno applicato una dose di bassa tensione per creare un anello di ciclobutadiene.
I ricercatori osservano che il loro lavoro è stato reso possibile dallo sviluppo di una tecnologia di tunneling ad altissima precisione sviluppata da un team guidato da Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, entrambi con il laboratorio di IBM a Zurigo. Suggeriscono che la loro tecnica potrebbe essere utilizzata per comprendere meglio la chimica redox e per creare nuovi tipi di molecole. + Esplora ulteriormente
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