一个国际研究小组首次成功通过结构异构化控制单个分子的手性。由NIMS、大阪大学科学研究生院和金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI)领导的团队也成功合成了具有两个不成对电子的高反应性双自由基。他们在低温下使用扫描隧道显微镜探针完成了这些任务。

使用扫描隧道显微镜探针对单个分子进行结构异构化

在有机化学中控制单个分子单元的手性并合成反应性极高的双自由基通常是相当具有挑战性的;这阻碍了对双自由基的电子和磁性特性的详细研究。这些问题激发了化学反应技术的发展，以控制表面上单个分子的结构。

研究小组最近开发了一种技术，使他们能够以受控的方式修改三维纳米结构中特定单个分子单元的手性。他们通过在超高真空条件下的低温下用扫描隧道显微镜探针的隧道电流激发目标分子单元来实现这一目标。

通过精确控制电流注入参数(例如，在给定施加电压下注入隧道电流的分子位点)，该团队能够将分子单元重新排列成三种不同的配置：两种不同的立体异构体和一种双自由基。最后，该团队通过在一系列一维分子数组中使用二进制和三元值对ASCII字符(读作“NanoProbeGrp.NIMS”)进行编码(每个数组代表一个字符)，展示了结构异构化的可控性和再现性。

在未来的研究中，该团队计划制造由设计分子单元组成的新型碳纳米结构，其构型通过本项目开发的结构异构化技术控制。此外，该团队还将探索创建量子材料的可能性，其中自由基分子单元按照设计引导单元之间的磁交换耦合，即量子力学效应。

该项目由河合茂树(NIMS材料基础研究中心纳米探针组(NG)组长)、袁章宇(NG、CBRM、NIMS初级研究员)、孙克伟组成的研究团队完成(ICYS研究员，NG、CBRM、NIMS)、OscarCustance(主任研究员，NG、CBRM、NIMS)、TakashiKubo(大阪大学理学院研究生院化学系教授)和AdamS.Foster(大阪大学理学研究生院化学系教授)金泽大学纳米生命科学研究所;阿尔托大学教授)。