第一个快照的难以捉摸的中间供应惊喜

在化学反应活性中间体,根据定义,几乎很难研究。除非你在一些惰性矩阵在非常低的温度和探针通常用一些温和的和间接的手段,他们通常在一瞬间消失了。而是一个团队在Ruschlikon IBM研究实验室,在瑞士苏黎世附近,可以拿一个单分子快照这样的中间在公共类的有机反应,只需绑定平面分子固体表面和使用一个特别准备了原子力显微镜(AFM),揭示了分子框架设置。¹通过测量键长,他们可以推断这否则短命物种的化学性质。

狮子座总和同事在IBM曾表明,AFM的单分子——通常是一氧化碳——附加到针状的探针,它揭示了地形的表面或分子连接,可以生产令人难以置信的详细的图片在这可以看到个人债券。图像平面的有机分子并五苯等²看起来几乎像教科书棒图,将分子世界带入前所未有的关注。IBM团队已经联手化学家迭戈佩纳和他的同事们在西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的下一阶段的方法:看他们展开单个分子之间的化学反应。

两组以前当总值和同事合作成像石墨烯片段由西班牙球队。³这个反应被认为涉及到一个中间叫芳炔:benzene-like戒指,两个氢原子都删除,通常表现为包含一个三键——苯炔。当组织又在一起了最近的一次会议上,佩纳指出,这项技术可以“看到”中间。我们和许多其他人使用芳炔几十年来准备复杂的分子,”他说。所以我们非常感兴趣寻找结论性的-和视觉这些分子真正存在的实验证据。

中间的

为此,他们选择了一个简单的方式使芳炔:摘了两个碘原子从一个苯环。可以有选择地对单个分子利用扫描隧道显微镜的尖端,高压带电,打破债券。团队准备多环分子包含一个di-iodobenzene集团和吸附到惰性表面-氯化钠对铜的超薄薄膜在真空中5 k的温度。他们首先成像分子碘附之后他们已经被移除。

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芳炔环扭曲,从普通六角环由于其不同的债券订单,是清晰可见。从这些债券的长度,研究人员可以计算,芳炔键的中间实际上并不是一个alkyne-like三键,但主要是“cumulene-like”,连续三个双键。先前的研究的芳炔中间体给了相互矛盾的结果对这些和其他可能的结合模式。

“这是迄今为止最相关的实验证据,直接熊芳炔结构问题上,“有机化学家说托马斯Hoye美国明尼苏达大学的芳炔反应广泛用于合成。先天的,没有理由认为这个观察不是更普遍适用于大多数的芳炔的结构。”他怀疑这个发现也能对芳炔在环境温度下的解决方案,这就是他们通常遇到的合成反应。

微观化学

分子平面的事实让他们特别容易形象,但总不会认为这是至关重要的。“我们不认为平面性是重要的反应中间体,创建“他说。”事实上,融合分子表面上可能要搬出去的表面平面和使用更少的平面分子。目前我们正在研究。”

“我们希望现在是使用这些或其他活性中间体引发化学合成通过显微镜的尖端,“总补充道。这可能允许制造石墨烯带的制作都定制形状的原子操作。

其他反应机制和中间体可能研究?说,列表是巨大的岩石。“如果我随机打开一个有机化学手册,我很难找到一个化学挑战不能以这种方式解决。我认为高分辨率AFM将化学高分辨率天文望远镜是什么。”

迈克尔Crommie加州大学的伯克利分校,我们曾用类似分子在高分辨率图像的方法,对此表示赞同。”我认为这个新的成像技术是一个改变,因为它给了我们太多的化学信息,我们从来没有访问之前,”他说。“我真的认为这将帮助我们更好地理解化学表面上原子长度尺度,我们控制分子纳米结构制造水平过去我们无法实现。”