逆天了！科学家们造出了久违的三角形分子 2月14日

文章图片
【逆天了！科学家们造出了久违的三角形分子】2月14日，《自然》子刊《NatureNanotechnology》上刊登了一则让人不可思议的报道——来自IBM的科学家们造出了一款三角形分子，一偿化学家们近70年的夙愿。
早在1950年，捷克有机化学家ErichClar教授就预言了三角形化合物“triangulene”的存在。在他的设想中，这种分子由6个苯环融合而成。然而包括Clar教授在内，后续的合成尝试均以失败告终。科学家们发现，这个结构中的两个碳原子会带有未配对的电子，这些电子会急于和周围的物质发生反应，破坏三角形的结构。因此，这个三角形分子一直被视作化学合成中的难点。
“你一合成它，它就会氧化。 ”本项研究的第一作者， IBM团队的NikoPavli?ek博士说道。

文章图片
Triangulene是合成的难点（图片来源：《NatureNanotechnology》）
既然从头合成上有困难，我们为什么不反其道而行之呢？想到这一点的Pavli?ek博士与本项研究的主要负责人LeoGross博士一道，做了一种全新的尝试。首先，他们拜托化学家们合成了前体化合物“dihydrotriangulene” 。与triangulene相比，这个化合物带有额外的两个氢原子，能与triangulene上的两个未配对电子结合，形成稳定结构。
然而，研究人员们将这个分子放在了一种特殊的显微镜下。这种显微镜有根为这个实验量身打造的针头，兼具“扫描隧道显微镜”与“原子力显微镜”探针的特点。利用这根针头，研究人员“抠”掉了两个多余的氢原子，让triangulene的结果得以呈现。

文章图片
本项研究的通讯作者LeoGross博士（左）与第一作者NikoPavli?ek博士（右）（图片来源：《自然》）
有趣的是，通过这种方法得到的triangulene要稳定得多。至少，研究人员有足够的时间为它照上一张相。
“据我所知，这是人类第一次合成未取代的triangulene 。 ”大阪市立大学（OsakaCityUniversity）的工位武治教授评论说。
除了验证Clar教授的预言外，这项发现还有着实际应用价值。正如研究人员所料， triangulene两个未配对电子的自旋相互匹配（alignedspins）。这一量子力学的特性有望让triangulene在量子计算，量子信息处理和自旋电子学等领域得到应用。
Gross博士指出，目前IBM的量子计算机只需要少数几个量子比特，每一个比特对应单独一个分子。如果能手动做出100个这样的分子，就会非常有价值。
参考资料：
[1]Elusivetriangulenecreatedbymovingatomsoneatatime
[2]Scientistssynthesizelong-soughttriangle-shapedmolecule
[3]Synthesisandcharacterizationoftriangulene