分子靶场可以让键断裂的程度出乎意料

这是第一次证明射击一个复杂分子在固体表面上选择性地断开它的键．¹使用牛津大学开发的系统Stephan Rauschenbach，德国和英国的研究人员发射离子束Reichardt的染料对着一块铜晶体。虽然这压平了所有的离子，但许多离子仍然完好无损，而其余的离子则以两种不同的方式破裂。

劳森巴赫说:“我们将这个分子压缩了50%。”“一旦你了解了量子力学，泡利和库仑斥力，你就知道这是非常巨大的。当你观察能量尺度，并将它们等同于温度时，你会得到几千开尔文。你可能会认为这最终会变成一团无定形的混乱，但这一切都发生在如此短的时间内，所以反应是有选择性的。”

该团队利用Rauschenbach之前开发的电喷雾离子束沉积(EID)方法设计了这种机械化学方法。在德国斯图加特的马克斯-普朗克固体研究所(MPI-FKF)与克劳斯·克恩一起工作时，他发明了将大分子沉积在真空室表面的技术。约翰·B·芬因电喷雾电离法获得2002年诺贝尔化学奖，这种方法如今被分析化学家普遍用于用质谱法研究大分子。但是，这些方法每秒产生大约100万个分子，而劳森巴赫的方法每秒发射10亿个分子。

到目前为止，科学家们使用扫描隧道显微镜(STM)等方法来设置分子以研究其结构。劳森巴赫说:“我们总是尽量避免损坏分子。”但你会问自己:如果你不小心会发生什么?”

作为一名反应动力学研究者，开尔文AnggaraMPI-FKF希望劳森巴赫不要小心。Anggara指出，1990年，美国麻省理工学院的Sylvia Ceyer首次向镍表面发射甲烷。²她称这种反应为“飞溅”，他补充道。他说:“在某种程度上，反应动力学研究人员无法再将大分子转移到气相，因为它们的挥发性不够。”“斯蒂芬带着他的机器来的正是时候。”

迄今未知的选择性

使用STM研究结果时，研究小组发现，即使他们不小心，Reichart的染料离子也经常完好无损地落在铜表面。随着碰撞能量的增加，他们越来越多地看到两个特定的键断裂，它们都靠近分子中心带正电的氮原子。这种不常见的破裂使含有氮原子的吡啶环保持完整，将原来的染料分子一分为二。更常见的碎裂打开了吡啶环，但仍然是单个分子。因此，劳森巴赫不愿意称这些反应为飞溅，认为这个术语听起来太混乱了。他更倾向于“简化机械化学”。

Anggara说，这种化学反应现在“不像一个黑盒子”了。劳森巴赫建议将这种方法与已经使用离子束的精密电子制造工艺相结合。例如，这可以帮助将传感分子(如受体蛋白质)置于纳米结构上，以制造新型探测器。

Pranav Shirhatti来自印度海得拉巴塔塔基础研究所的研究人员想看看其他分子和目标的组合是否也会发生同样的情况。他说:“在化学反应中观察到选择性的事实有点令人惊讶，这让这项工作变得有趣。”

隆Kumagai德国柏林弗里茨哈伯研究所的研究员说，这个实验“就像往墙上扔鸡蛋”，但显示了“迄今为止未知的键选择性”。他指出，EID和STM的独特组合并不容易获得，但它产生的任何发现都很重要。Kumagai说:“对包括生物化合物在内的大分子单分子力学化学的新理解将被广泛分享。”