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。该团队还成功合成了具有两个不成对电子的高反应性双自由基。这些成就是在低温下使用扫描隧道显微镜探针取得的。
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非常具有挑战性，从而阻碍了对双自由基的电子和磁性特性的详细研究。这些问题激发了控制表面单个分子结构的化学反应技术的发展。
该研究小组最近开发了一种技术，使他们能够以受控方式修改三维纳米结构中特定单个分子单元的手性。这是通过在超高真空条件下的低温下用来自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的。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，团队通过使用一系列一维分子数组中的二进制和三元值对 ASCII 字符(读作“NanoProbe Grp.NIMS©”)进行编码，展示了结构异构化的可控性和再现性，每个数组代表一个字符(图)。
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——一种量子力学效应。
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