Ich postup by sa mohol uplatniť pri tvorbe nových molekúl.
Zdroj: iStockphoto.com
Medzinárodnému tímu výskumníkov z IBM Research Europe, Univerzity v Santiago de Compostela a Univerzity v Regensburgu sa podarilo vôbec po prvý raz zmeniť väzby medzi atómami v jednej molekule. Výsledky svojej práce publikovali v časopise Science, kde opisujú postup a ďalšie možné využitie novej metódy.
Súčasný spôsob vytvárania zložitých molekúl alebo väčších molekulárnych štruktúr je vo všeobecnosti dosť náročný. „Je to, akoby ste vysypali škatuľu s legom do práčky a dúfali, že sa vám vytvoria nejaké užitočné spojenia,“ vysvetľujú autori štúdie.
Chemici zvyčajne ovplyvňujú reakcie vyladením rôznych parametrov, ako je pH, alebo pridaním či odstránením dostupných donorov protónov, aby zmenili spôsob delenia sa o molekuly alebo vymieňania elektrónov pri tvorení väzieb.
Nový prístup priniesol úspech
Vedci sa rozhodli vyskúšať nový spôsob na preskupovanie väzieb medzi atómami. Použili riadkovací tunelový mikroskop (STM), ktorým roztrhli väzby v molekule a zmenili ich, čím vytvorili inú molekulu. Mikroskop fungoval ako technológia na zobrazenie molekuly a súčasne ako nástroj na manipuláciu s jednotlivými atómovými spojeniami.
Tím najskôr nasyntetizoval molekulu tetrachlórtetracénu na báze uhlíka, ktorá vyzerá ako rad štyroch hexagónov včelieho plástu lemovaných štyrmi atómami chlóru.
Molekulu nechali naviazať sa na studenú a tenkú vrstvu soli, ktorá pokrývala medený podklad, čím dosiahli oddelenie atómov chlóru. Zostala im iba čistá hexagónová štruktúra, s ktorou mohli ďalej pracovať. Potom použili nízkonapäťové alebo vysokonapäťové elektrické impulzy z hrotu mikroskopu, ktorými prerušili špecifické väzby so susednými atómami uhlíka. Takýmto spôsobom vznikli radikály s voľnými elektrónmi, ktoré mohli použiť na vytvorenie nových väzieb, napríklad ohnutej formy alkínov.
Podobným postupom následne vytvorili rôzne nové verzie štruktúry. Pomocou pulzu elektrónov vedeli dokonca vrátiť molekuly späť do ich pôvodného stavu.
Keď prinútili jednu molekulu, aby sa sformovala do rôznych tvarov alebo izomérov s využitím rôznych napätí elektrických impulzov, získali lepší prehľad o tom, ako sa elektróny správajú, aká je stabilita molekúl a ich preferovaná konfigurácia, respektíve usporiadanie.
Výskumníci poznamenali, že za ich úspechom stojí vývoj veľmi presnej technológie ultravysokého tunelovania, ktorú vyvinul tím pod vedením Gerda Binniga a Heinricha Rohrera z IBM v Zürichu. Nový postup môže poslúžiť na lepšie pochopenie chemických procesov na molekulárnej úrovni, ako aj na vytvorenie nových typov molekúl.
Zdroj: Phys, ScienceAlert
(JM)
