Images de molécules individuelles obtenues par microscopie à force atomique à haute résolution. De manière sélective et réversible, la structure moléculaire au centre peut être transformée en structure à droite ou à gauche, par des impulsions de tension appliquées depuis la pointe d'un microscope à sonde à balayage. Crédit :Leo Gross/IBM
Une équipe de chercheurs d'IBM Research Europe, de l'Université de Saint-Jacques-de-Compostelle et de l'Université de Ratisbonne a modifié pour la première fois les liaisons entre les atomes d'une seule molécule. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit sa méthode et ses utilisations possibles. Igor Alabugin et Chaowei Hu ont publié un article Perspective dans le même numéro de revue décrivant le travail effectué par l'équipe.
La méthode actuelle de création de molécules complexes ou de dispositifs moléculaires, comme le notent Alagugin et Chaowei, est généralement assez difficile - ils la comparent à jeter une boîte de Legos dans une machine à laver et à espérer que des connexions utiles seront établies. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche a considérablement facilité ce travail en utilisant un microscope à effet tunnel (STM) pour briser les liaisons dans une molécule, puis pour personnaliser la molécule en créant de nouvelles liaisons, une première en chimie.
Le travail de l'équipe consistait à placer un échantillon de matériau dans un microscope à effet tunnel, puis à utiliser une très petite quantité d'électricité pour rompre des liaisons spécifiques. Plus précisément, ils ont commencé par extraire quatre atomes de chlore du noyau d'un tétracyclique pour les utiliser comme molécule de départ. Ils ont ensuite déplacé la pointe du STM vers une liaison C-CI, puis ont rompu la liaison avec une secousse électrique. Le faire avec les autres paires C-CI et C-C a entraîné la formation d'un diradical, qui a laissé six électrons libres pour être utilisés dans la formation d'autres liaisons. Dans un test de création d'une nouvelle molécule, l'équipe a ensuite utilisé les électrons libres (et une dose de haute tension) pour former des liaisons C-C diagonales, entraînant la création d'un alcyne courbé. Dans un autre exemple, ils ont appliqué une dose de basse tension pour créer un anneau de cyclobutadiène.
Les chercheurs notent que leur travail a été rendu possible par le développement d'une technologie de tunnellisation de très haute précision développée par une équipe dirigée par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, tous deux du laboratoire d'IBM à Zurich. Ils suggèrent que leur technique pourrait être utilisée pour mieux comprendre la chimie redox et créer de nouveaux types de molécules.
© 2022 Réseau Science X Réactions sélectives de liaison observées lors de collisions moléculaires
