محققان دانشگاه Freie در برلین و CEMES-CNRS فرانسه توانستند با استفاده از نوک میکروسکوپ روبشگر تونلی (STM) و با اعمال نیروی مورد نیاز، دو حالت کنفورماسیونی یک مولکول را به هم تبدیل کنند.
کلیدزنی مولکولی با کمک STM
چهار پایه دی- ترشیو- بوتیل- فنیل از یک مولکول (RL (Reactive Lander که
به‌صورت یک صفحه مسطح بر روی سطحی از (۱۱۱) Cu جذب شدهاست، می‌توانند یکی
از دو موقعیت زیر را داشته باشند: ۱- موقعیت پایه‌های موازی (PL) که در آن
هر دو جفت پایه‌ها در یک جهت قرار می‌گیرند و ۲- حالت متقاطع (CL) که در آن
دو جفت پایه‌ها در حالت مخالف هم قرار می‌گیرند (شکل را ببینید) . هر دو
کنفورماسیون مذکور از لحاظ انرژی پایدارند.
در یک ولتاژ بایاس ثابت، نوک STM به طور عمودی تا نقطه‌ای که در آن جفت
پایه‌ها در اثر نیروی ناشی از نوک STM مجبور به تغییر حالت می‌شوند به
مولکول نزدیک می‌شود. انجام موفقیت‌آمیز این عمل از تغییر سریع جریان تونلی
و تصویربرداری STM از مولکول، قابل تشخیص است.
عمل کلیدزنی مولکولی به‌وسیله میدان الکتریکی بین نوک STM و سطح که سبب
ایجاد یک دو قطبی در پایه‌های مولکول می‌شود، انجام می شود. میزان سد انرژی
بین دو حالت کنفورماسیونی به مولکول و محیط آن بستگی دارد.
بازده کوانتومی (تعداد دفعات کلیدزنی به ازای هر الکترون تونلی) از روی
جریان STM و مدت زمان انجام فرایند تعیین می‌شود. مقادیر الکترون/دفعه
۱۰-۱۰ در ولتاژهای بالاتر از ۵۰mV ثبت شدهاست. بیشترین بازده هنگامی
مشاهده می‌شود که نوک STM به جلوی مولکول نزدیک شود و این نشان می‌دهد که
نیروی جهت‌دار عامل اصلی تغییر کنفورماسیون است. بازده کوانتومی هنگامی که
از حالت CL بهPL تبدیل می‌شود، به‌دلیل سد انرژی بیشتر، کمتر از حالتی است
که از PL به CL تبدیل می‌شود.
اعضای این گروه تحقیقاتی قصد دارند در آینده نقش نیروهای الکتروستاتیک را
در حین فرایند دستکاری مولکول‌های مشابه که در اثر کلیدزنی با نیروی
الکتروستاتیک دچار دو قطبی دائمی می‌شوند، مطالعه کنند.
نتایج این تحقیق در مجله Nano Letter منتشر شدهاست.
