IBM＆WarwickImage初めて反応性の高い三角分子

たとえば、ほぼ1年前にサンティアゴデコンポステーラ大学のCiQUSと共同で、科学者たちはバーグマン環化として知られる魅力的な分子転位反応を引き起こし、観察しました。 115年前に最初に提案された反応性の短命の分子—それらが実際に存在することを証明します。そして今、彼らは再びそれをやっています。

本日ネイチャーナノテクノロジーに登場したIBMの科学者は、ウォーリック大学の化学者と協力して、トリアングレンと呼ばれるトリッキーな分子を合成し、特性を明らかにしました。トリアングレンは、クラールの炭化水素とも呼ばれ、1953年に最初に仮説が立てられました。

ウォーリック大学のAnishMistryは、次のように続けています。以前のオリンピセンのコラボレーションに基づいて、分子に追加のリングを追加し、科学に追加のレベルの複雑さを追加しましたが、これまで不可能だった、潜在的に非常に興味深い特性を持つ分子を作成することができました。」

この論文の筆頭著者であるIBMの研究者であるNikoPavličekは、次のようにコメントしています。反応性が高いため挑戦的な分子ですが、磁気特性があるため特に興味深いものです。」

以前の論文で示したように、IBMの科学者は、1980年代に元IBMの科学者によって発明され、それぞれノーベル賞とカブリ賞を受賞した、独自の複合走査型トンネル顕微鏡（STM）と原子間力顕微鏡（AFM）を使用しています。

彼らの最新の研究では、組み合わせたSTM / AFMの鋭い先端を使用して、前駆体分子から2つの水素原子を除去しました。 STMは、サンプル表面に非常に接近したチップ間の電子の量子力学的トンネリングと、それらの間に電圧を印加することによって測定を行います。適切な高電圧では、「トンネル電子」が前駆体分子内の特定の結合の除去を誘発する可能性があります。生成物の分子は、より穏やかな電圧でイメージングする場合、その分子軌道によって特徴付けることができます。

これらの測定値を密度汎関数理論計算と組み合わせることで、トリアングレンが表面上で自由分子の特性を維持していることが確認されました。

チームはまた、先端が単一の一酸化炭素分子で終端されたAFMを使用して、対称三角形に表示される6つの縮合ベンゼン環を持つ平面分子を初めて分解または画像化しました。その結果、いくつかの嬉しい驚きが生まれました。

IBMの科学者Leo Grossは、トリアングレンを画像化するためのAFM技術を共同開発しました。

分子を面白くするのはまさにこれらの不対電子です。古典的な物理学では、空間を移動する荷電粒子は角運動量を持ち、その周りに磁場を生成します。量子力学では、すべての粒子は、空間を移動するかどうかに関係なく、「スピン」と呼ばれる追加の固有の角運動量を持っています。ほとんどの従来の炭化水素では、電子は常に対になっており、それらのスピンの影響はキャンセルされます。しかし、トリアングレンのような分子では、不対電子のスピンが分子スケールで磁性をもたらします。

著者は、科学だけでなく、この研究にはいくつかの興味深いアプリケーションもあると信じています。

Pavličekは、「グラフェンナノリボンに組み込まれたトリアングレンのようなセグメントは、有機スピントロニクスデバイスを設計するためのエレガントな方法として提案されています。」と説明しています。

グラフェンナノリボンは、非常に強くて軽いナノコンポジット材料への応用のために研究されています。スピントロニクスの分野は、情報の保存と処理のために、IBMを含む世界中のグループによって研究されています。

Pavličekは続けます。「キセノンまたは塩化ナトリウムの表面でその磁性が存続することも実証できました。ただし、顕微鏡（磁場がない）ではその磁気状態と可能な励起の詳細な画像を取得できないため、他のグループのために探索して発見することがたくさんあります。」

この研究の一部は、IBMが立ち上げたIBM Research FrontiersInstituteと呼ばれる新しい共同コンソーシアムの下で実施されています。このフレームワーク内で、インスティテュートのメンバーは、革新的なテクノロジーを共同で開発および共有し、ビジネスへの影響を調査します。

この研究は、H2020PAMSおよびITNQTeaプロジェクトの下で欧州委員会によって部分的に資金提供され、ERCはCEMASおよびAMSELを助成しました。

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