Химики создали новую «суперскрученную» молекулу

Ученые из Манчестерского университета создали необычную молекулу с уникальной топологией — ее структура напоминает «половину ленты Мёбиуса». Если бы гипотетическая частица двигалась по такой молекуле, ей пришлось бы четыре раза обогнуть кольцо, чтобы вернуться в исходную точку. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

Молекула состоит из 13 атомов углерода и двух атомов хлора, соединенных в кольцо. Ученые собрали его на тонкой золотой поверхности при очень низкой температуре. Чтобы манипулировать атомами и изучать структуру, исследователи использовали атомно-силовые и сканирующие туннельные микроскопы.

Необычная форма молекулы возникла из-за поведения электронов. В таких структурах электроны не принадлежат строго отдельным атомам, а распределяются по всей молекуле, образуя своеобразные «волны». Их взаимодействие приводит к необычной закрученной форме.

Исследователям также удалось контролировать конфигурацию молекулы. С помощью небольшого электромагнитного импульса они меняли направление его закручивания – слева направо – или полностью «раскручивали» конструкцию.

Чтобы объяснить свойства молекулы, ученые применили компьютерное моделирование, в том числе с помощью квантового компьютера IBM. Такие системы лучше подходят для расчета электронных взаимодействий, которые сложно точно воспроизвести на обычных компьютерах.

По мнению авторов, работа демонстрирует новый способ конструирования молекул заданной трехмерной формы. В будущем такие структуры можно будет использовать, например, в молекулярных сенсорах или других нанотехнологических устройствах.

Ранее самый старый вирус простуды был обнаружен в образцах тканей возрастом 250 лет.