Химики проектировали молекулу, идущую в прямой линии через металлическую поверхность путем перетасовки от одной химической «ноги» до другого. Те миниатюрные шаги могут быть шагом к новому подходу к химии на поверхностях.Молекулы на кристаллической поверхности часто покачиваются о, ведомый тепловой энергией.
Исследователи преуспели в том, чтобы направить блуждающие молекулы путем создания поверхностей с полосами атомов или с «краями шага» – швы, вдоль которых поверхность кристалла подходит одним слоем атомов. Молекулы двигаются вперед-назад вдоль полос, или обрамляет немного как трамвай, управляемый его следом. Новая молекула может путешествовать в прямой линии в любом из трех направлений на более симметрической поверхности, сообщить о химиках Ки-Янге Квоне и Людвиге Бартельсе из Калифорнийского университета, Риверсайд и коллеги.Известный как 9,10-dithioanthracene (DTA), молекула немного походит на муравья, скучающего по всем кроме двух из его ног.
Это состоит из вереницы трех шестиугольных колец атомов углерода и атомов водорода с атомом серы, приложенным к любой стороне среднего кольца. Исследователи поместили молекулу на кристаллическую медную поверхность, в которой медные атомы устраиваются в треугольном множестве, как столько пенсов, прижатых рядом. Поверхность может быть замечена как много параллельных рядов атомов; несмотря на то, что из-за треугольной симметрии те ряды могут быть взяты в качестве бегущий в любом из трех направлений – точно так же, как ряды китайской шахматной доски.
Молекула предпочитает выстраиваться в линию с рядами, таким образом, она выбирает одну из этих трех ориентаций. Атомы серы колебались между двумя соседними рядами медных атомов, как ноги муравья могли бы колебаться между сосновой иглой.
Тогда это идет. Используя растровый туннельный микроскоп, исследователи наблюдали молекулу, несущуюся назад и вперед вдоль рядов атомов.
Подробные машинные моделирования показали, что центры молекулы вокруг одного атома серы и затем другого для создания ковыляющего движения исследователи сообщают в предстоящем выпуске Physical Review Letters. Такое движение могло бы когда-нибудь использоваться, чтобы поставить реактивы и управлять химическими реакциями на поверхности, Бартелс размышляет, и мультинаправленный подход может обеспечить больше гибкости, чем один путь только методы.«Это – один из тех красивых результатов, которые Вы не вообразили бы, но что Вы можете понять впоследствии», говорит Тони Хайнц, физик в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Пол Вайс, химик и физик в Университете штата Пенсильвания в университете Парк, говорит, что результат показывает надлежащий дизайн молекулы, и поверхность может дать исследователям дополнительный уровень контроля над движением молекул.
Но, он добавляет, «Мы – длинный путь от выполнения чего-либо практического» с такими явлениями.