Os químicos alteram as ligações entre os átomos em uma única molécula pela primeira vez

Imagens de moléculas individuais obtidas por microscopia de força atômica de alta resolução. De forma seletiva e reversível, a estrutura molecular no centro pode ser transformada na estrutura da direita ou da esquerda, por pulsos de voltagem aplicados na ponta de um microscópio de varredura. Crédito:Leo Gross/IBM

Uma equipe de pesquisadores da IBM Research Europe, da Universidade de Santiago de Compostela e da Universidade de Regensburg mudou pela primeira vez as ligações entre os átomos em uma única molécula. Em seu artigo publicado na revista Science , o grupo descreve seu método e possíveis usos para ele. Igor Alabugin e Chaowei Hu, publicaram um artigo da Perspective na mesma edição da revista descrevendo o trabalho realizado pela equipe.
O método atual para criar moléculas complexas ou dispositivos moleculares, como observam Alagugin e Chaowei, geralmente é bastante desafiador – eles o comparam a despejar uma caixa de Legos em uma máquina de lavar e esperar que algumas conexões úteis sejam feitas. Nesse novo esforço, a equipe de pesquisa tornou esse trabalho consideravelmente mais fácil usando um microscópio de tunelamento de varredura (STM) para quebrar as ligações em uma molécula e depois personalizar a molécula criando novas ligações – primeiro uma química.

Esquema das reações induzidas pela ponta. Por pulsos de voltagem da ponta de um microscópio de sonda de varredura, diferentes transformações moleculares são acionadas seletivamente. A cor das setas indica o valor dos pulsos de tensão usados para acionar seletivamente as diferentes transformações. Crédito:Florian Albrecht/IBM

O trabalho da equipe envolveu colocar um material de amostra em um microscópio de tunelamento e, em seguida, usar uma quantidade muito pequena de eletricidade para quebrar ligações específicas. Mais especificamente, eles começaram puxando quatro átomos de cloro do núcleo de um tetracíclico para usar como molécula inicial. Eles então moveram a ponta do STM para uma ligação C-CI e depois quebraram a ligação com um choque de eletricidade. Fazer isso com os outros pares C-CI e C-C resultou na formação de um dirradical, que deixou seis elétrons livres para serem usados na formação de outras ligações. Em um teste de criação de uma nova molécula, a equipe usou os elétrons livres (e uma dose de alta voltagem) para formar ligações diagonais C-C, resultando na criação de um alcino dobrado. Em outro exemplo, eles aplicaram uma dose de baixa voltagem para criar um anel de ciclobutadieno.

Os pesquisadores observam que seu trabalho foi viabilizado pelo desenvolvimento da tecnologia de tunelamento de altíssima precisão desenvolvida por uma equipe liderada por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, ambos com o laboratório da IBM em Zurique. Eles sugerem que sua técnica pode ser usada para entender melhor a química redox e criar novos tipos de moléculas. + Explorar mais