Ученые достигли прорыва в редактировании органических молекул на атомном уровне

Международная группа исследователей впервые продемонстрировала редактирование «скелета» органической молекулы с поразительной атомной точностью. В своей работе, опубликованной в журнале Journal of the American Chemical Society (JACS), они показали, что способны избирательно удалять отдельные атомы из ядра молекул, при этом не нарушая их общей структуры. Это достижение является важным шагом, так как изменение самого «скелета» молекулы — одна из наиболее сложных задач в химии, в отличие от традиционных методов, позволяющих изменять лишь внешние функциональные группы.



Удаление даже одного атома может существенно изменить свойства веществ, такие как их эффективность и токсичность, что особенно актуально для разработки новых лекарств. В проведенном эксперименте команда использовала зондовый микроскоп, работающий при температуре около -268 градусов Цельсия и в условиях сверхвысокого вакуума. С помощью данного устройства они воздействовали на отдельные молекулы, которые были размещены на поверхности, и при помощи электрических импульсов смогли выбрать один атом кислорода из органической структуры, состоящей из двадцати атомов углерода.

Анализы показали, что в большинстве случаев удаленный атом кислорода перемещался к периферии молекулы, а в некоторых случаях он исчезал полностью, при этом углеродный каркас оставался целым и формировал новую молекулу с измененными свойствами. Ученые подтвердили механизм реакции и ее селективность с помощью квантово-механических расчетов. По утверждению авторов, достигнутый уровень точности можно охарактеризовать как «атомный конструктор», что дает возможность удалять или перемещать отдельные элементы молекулы в соответствии с заданными сценариями.

Этот прорыв в технологии может значительно ускорить процесс поиска новых лекарств, а также открывает возможности для создания и модификации органических наноструктур, а также переработки полимеров. В будущем такая методика может привести к получению нестабильных или трудноуловимых молекул, которые невозможно синтезировать с использованием традиционных химических методов в растворах. Недавно физики также обнаружили квантовое состояние материи, которое ранее считалось невозможным.

Читайте также: