科学家首次改变单分子内原子键，有助揭示化学反应过程并创造新分子

科技日报记者 刘霞

来自IBM欧洲研究院、西班牙圣地亚哥·德·孔波斯特拉大学和德国雷根斯堡大学的研究人员首次改变了单个分子内原子之间的键，并在此基础上创造出新键。相关研究刊发于最新一期《科学》杂志，有助科学家进一步理解氧化还原反应并创造出新分子。

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。