Une équipe de recherche internationale a réussi pour la première fois à contrôler la chiralité de molécules individuelles grâce à l'isomérisation structurelle. L’équipe, dirigée par le NIMS, la Graduate School of Science de l’Université d’Osaka et le Nano Life Science Institute de l’Université de Kanazawa (WPI-NanoLSI), a également réussi à synthétiser des diradicaux hautement réactifs avec deux électrons non appariés. Ils ont accompli ces tâches à l'aide d'une sonde de microscope à effet tunnel à basse température.
La recherche est publiée dans la revue Nature Communications .
Il est généralement assez difficile de contrôler la chiralité d’unités moléculaires individuelles et de synthétiser des diradicaux extrêmement réactifs en chimie organique; cela a empêché une étude détaillée des propriétés électroniques et magnétiques des diradicaux. Ces problèmes ont inspiré le développement de techniques de réaction chimique pour contrôler les structures de molécules individuelles à la surface.
L’équipe de recherche a récemment développé une technique qui leur permet de modifier de manière contrôlée la chiralité d’unités moléculaires individuelles spécifiques dans une nanostructure tridimensionnelle. Ils y sont parvenus en excitant une unité moléculaire cible avec un courant tunnel provenant d'une sonde de microscope à effet tunnel à basse température et dans des conditions d'ultravide.
En contrôlant avec précision les paramètres d'injection de courant (par exemple, le site moléculaire sur lequel le courant tunnel est injecté à une tension appliquée donnée), l'équipe a pu réorganiser les unités moléculaires en trois configurations différentes :deux stéréoisomères différents et un diradical. Enfin, l'équipe a démontré la contrôlabilité et la reproductibilité de l'isomérisation structurelle en codant des caractères ASCII (en lisant "NanoProbe Grp. NIMS") en utilisant des valeurs binaires et ternaires dans une série de tableaux moléculaires unidimensionnels, chaque tableau représentant un seul caractère. P>
Dans le cadre de recherches futures, l'équipe prévoit de fabriquer de nouvelles nanostructures de carbone composées d'unités moléculaires de conception, dont les configurations sont contrôlées via la technique d'isomérisation structurelle développée dans ce projet. De plus, l'équipe explorera la possibilité de créer des matériaux quantiques dans lesquels des unités moléculaires radicalaires conduisent à des couplages d'échange magnétique entre les unités telles que conçues :un effet mécanique quantique.
Ce projet a été réalisé par une équipe de recherche composée de Shigeki Kawai (leader, Nanoprobe Group (NG), Center for Basic Research on Materials (CBRM), NIMS), Zhangyu Yuan (chercheur junior, NG, CBRM, NIMS), Kewei Sun. (Chercheur ICYS, NG, CBRM, NIMS), Oscar Custance (Chercheur directeur, NG, CBRM, NIMS), Takashi Kubo (Professeur, Département de chimie, Graduate School of Science, Université d'Osaka) et Adam S. Foster (Professeur, Nano Life Science Institute, Université de Kanazawa ; également professeur, Université Aalto).
Plus d'informations : Shigeki Kawai et al, Isomérisation structurelle induite par une sonde locale dans un réseau moléculaire unidimensionnel, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-43659-4
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Institut national pour la science des matériaux
