使用掃描隧道顯微鏡探針對單個分子進行結構異構化
發布時間：2024-02-07 16:25:34來源：
由NIMS、大阪大學科學研究生院和金澤大學納米生命科學研究所(WPI-NanoLSI)領導的國際研究小組首次成功通過結構異構化控制單個分子的手性。該團隊還成功合成了具有兩個不成對電子的高反應性雙自由基。這些成就是在低溫下使用掃描隧道顯微鏡探針取得的。
在有機化學中控制單個分子單元的手性并合成反應性極高的雙自由基通常非常具有挑戰性，從而阻礙了對雙自由基的電子和磁性特性的詳細研究。這些問題激發了控制表面單個分子結構的化學反應技術的發展。
該研究小組最近開發了一種技術，使他們能夠以受控方式修改三維納米結構中特定單個分子單元的手性。這是通過在超高真空條件下的低溫下用來自掃描隧道顯微鏡探針的隧道電流激發目標分子單元來實現的。通過精確控制電流注入參數(例如，在給定施加電壓下注入隧道電流的分子位點)，該團隊能夠將分子單元重新排列成三種不同的配置：兩種不同的立體異構體和一種雙自由基。最后，團隊通過使用一系列一維分子數組中的二進制和三元值對 ASCII 字符(讀作“NanoProbe Grp.NIMS©”)進行編碼，展示了結構異構化的可控性和再現性，每個數組代表一個字符(圖)。
在未來的研究中，該團隊計劃制造由設計分子單元組成的新型碳納米結構，其構型通過本項目開發的結構異構化技術控制。此外，該團隊還將探索創建量子材料的可能性，其中自由基分子單元按照設計引導單元之間的磁交換耦合——一種量子力學效應。
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