Químicos cambian los enlaces entre átomos en una sola molécula por primera vez

Imágenes de moléculas individuales obtenidas por microscopía de fuerza atómica de alta resolución. De manera selectiva y reversible, la estructura molecular en el centro puede transformarse en la estructura de la derecha o de la izquierda, mediante pulsos de voltaje aplicados desde la punta de un microscopio de sonda de barrido. Crédito:Leo Gross/IBM

Un equipo de investigadores de IBM Research Europe, la Universidade de Santiago de Compostela y la Universidad de Ratisbona ha cambiado por primera vez los enlaces entre los átomos de una sola molécula. En su artículo publicado en la revista Science , el grupo describe su método y sus posibles usos. Igor Alabugin y Chaowei Hu publicaron un artículo de Perspective en el mismo número de la revista que describe el trabajo realizado por el equipo.

El método actual para crear moléculas complejas o dispositivos moleculares, como señalan Alagugin y Chaowei, generalmente es bastante desafiante:lo comparan con tirar una caja de Legos en una lavadora y esperar que se hagan algunas conexiones útiles. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha facilitado considerablemente ese trabajo mediante el uso de un microscopio de túnel de barrido (STM) para romper los enlaces en una molécula y luego personalizar la molécula mediante la creación de nuevos enlaces, primero una química.

Esquema de las reacciones inducidas por la punta. Mediante pulsos de voltaje desde la punta de un microscopio de sonda de barrido, se desencadenan selectivamente diferentes transformaciones moleculares. El color de las flechas indica el valor de los pulsos de tensión utilizados para disparar selectivamente las diferentes transformaciones. Crédito:Florian Albrecht/IBM

El trabajo del equipo consistió en colocar una muestra de material en un microscopio de túnel de barrido y luego usar una cantidad muy pequeña de electricidad para romper enlaces específicos. Más específicamente, comenzaron extrayendo cuatro átomos de cloro del núcleo de un tetracíclico para usarlos como molécula inicial. Luego movieron la punta del STM a un enlace C-CI y luego rompieron el enlace con una descarga eléctrica. Hacerlo con los otros pares C-CI y C-C resultó en la formación de un dirradical, que dejó seis electrones libres para formar otros enlaces. En una prueba de creación de una nueva molécula, el equipo utilizó los electrones libres (y una dosis de alto voltaje) para formar enlaces C-C diagonales, lo que resultó en la creación de un alquino doblado. En otro ejemplo, aplicaron una dosis de bajo voltaje para crear un anillo de ciclobutadieno.

Los investigadores señalan que su trabajo fue posible gracias al desarrollo de tecnología de túneles de ultra alta precisión desarrollada por un equipo encabezado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, ambos en el laboratorio de IBM en Zúrich. Sugieren que su técnica podría usarse para comprender mejor la química redox y crear nuevos tipos de moléculas. + Explora más