世界

メビウスの輪のような分子は全く新しい奇妙な形をしている

「半メビウス」型分子内の電子の表現IBM Researchとマンチェスター大学 化学者たちは新しい分子の形状を発見しましたが、それは曲がりくねったメビウスの輪の 2 倍奇妙です。 メビウスの輪はねじれた輪状の帯で、アリなどの小さなものは輪の同じ側の開始位置に戻るためにループを 2 周する必要があります。 英国マンチェスター大学のイーゴリ・ロンチェヴィッチらは今回、さらに奇妙な「半メビウス」の形をした分子を発見した。彼らの実験は、3D 形状またはトポロジーを調整することで有用な分子を操作する新しい方法への第一歩となる可能性があります。 「この分子は非常に新しく、非常に予想外です。私たちが珍しいトポロジーを持つ分子を作ったことだけが魅力ではなく、このトポロジーが可能であり、誰もそれについて真剣に考えていなかったということも示しました。」と彼は言います。 この分子を作るために研究者らは、13個の炭素原子と2個の塩素原子を極低温で金の薄い表面上にリング状に組み立てた。彼らは、原子間力顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡という 2 つの特殊な顕微鏡を使用して、原子を制御し、その電子の特性をマッピングしました。このタイプの分子では、電子は原子にしっかりと結合していません。その代わりに、電子は物質の小さな波のように原子の周囲の特定の領域に広がります。 これらの電子間の相互作用によって、これまでに見たことのないねじれが分子内に生み出されました。小さな量子生物が原子に沿って移動した場合、その開始点に戻るにはリングを 4 周する必要があります。 研究チームは、小さな電磁パルスで分子を刺激することで、分子のねじれを左巻きから右巻きに切り替えたり、ねじれを解くことができた。研究者らはオンデマンドでそのトポロジーを設計し、化学者が分子を操作する別の方法を作り出すことができるだろう。 新しい分子とそれが存在できる理由を理解するために、チームは従来のコンピューターと IBM 量子コンピューターの両方でシミュレーションを使用しました。電子間の相互作用は分子の新しいねじれにとって極めて重要であり、従来のコンピューターで正確にシミュレーションすることは困難です。しかし、量子コンピューターはすでに相互作用する量子オブジェクトから構築されているため、より高い信頼性でシミュレーションを実行できるとロンチェヴィッチ氏は言います。 IBMのチームメンバーであるイバノ・タベルネリ氏は、これは量子コンピューターが現実世界の化学問題にすでに役立つ可能性があることを示す一例だと語る。 「この実験は、有機化学、表面科学、ナノサイエンス、量子化学といった多くの側面にわたる注目に値する成果です」とデンマークのコペンハーゲン大学のジェマ・ソロモン氏は述べています。 「これは、抽象的なトポロジカル概念を分子化学の領域に生き生きともたらした、美しく刺激的な研究です」と日本の科学研究機関理化学研究所の伊丹健一郎氏は言う。彼はこの研究は技術的なものだと言う 強さの偉業。 メビウスのような分子に関する過去の研究の先駆者である韓国の延世大学のドンホ・キム氏は、分子をある形状から別の形状に切り替えることができることは、センサーへの応用につながる可能性があるため、特に興味深いと述べている。たとえば、分子は磁場にさらされると、事前にプログラムされた方法で切り替わる可能性があります。 トピック: #メビウスの輪のような分子は全く新しい奇妙な形をしている