这听起来可能像是来自《洋葱报》的头条新闻,但研究人员确实通过“拉拽”的方式掰断了一个分子。该团队推测,这项技术可能催生出可通过自我修复来应对机械应力的材料。
从技术上讲,研究人员让超声波为他们进行拉拽。为了寻找触发化学反应的新方法,他们决定打开一种名为苯并环丁烯的分子,该分子由排列成六边形的碳原子与一个正方形融合而成。因此,他们在正方形区域的两侧连接了两个长分子,并对化合物溶液进行超声振动。他们推断,水的运动会像一对硬弹簧一样拉伸侧翼分子,从而拉开正方形的两个自由角,留下两个能够形成新的化学键的悬垂端。
研究人员使用了两种形状略有不同的苯并环丁烯。通常,这两种结构(称为异构体)倾向于形成不同的产物,但一种类似磁共振成像的技术显示,两种异构体都断裂成了相同的分子。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的材料研究员杰弗里·摩尔是该团队的成员,他说,拉拽作用引导原子沿着它们通常不会采取的路径移动。“这意味着我们可以开始在特定方向上移动原子……而这实际上不是内在化学性质所倾向的,”他说。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和思想的有影响力的故事的未来。
研究人员以前也曾拆开过重复分子链,但键的断裂是随机的。为了裂解特定的键,化学家通常会煮沸他们的化合物或使用特殊的催化剂。
摩尔说,他现在正在研究一种被拉拽时会改变颜色的分子,这可能可以用作监测安全绳或其他材料是否损坏的方法。
从长远来看,他说他希望看到在拉伸到接近断裂点时能够自我加强的材料。“如果我们能够机械地触发化学反应,”他说,“这将是一种在最需要化学键的区域制造化学键的方法:……即材料正在承受非常大应力的区域。”
“许多受挫的化学家都希望他们可以简单地伸入烧瓶中,拉开任何不配合的化学键,”宾夕法尼亚大学化学家布拉德·罗森和维吉尔·珀塞克在本周《自然》杂志上与研究结果一同发表的社论中写道。“尽管化学家可能不会立即争相采用这项技术,”他们指出,“但这项工作是迈出的非凡第一步。”