一個國際科學家小組開發了一項新技術，可以選擇性地重新安排單個分子中的原子鍵，這被譽為化學界的一個重要創舉。這一突破使得對這些結構中的化學鍵的控制達到了前所未有的水平，並可能為所謂的分子機械開闢一些令人興奮的可能性。

分子是由多個原子組成的，是這些原子的性質和排列的產物。我們呼吸的氧氣分子具有相同的原子重複類型，而糖分子是由碳、氧和氫組成。

科學家們一直在追求一種叫做”選擇性化學”的東西，目的是在原子之間形成他們想要的化學鍵的類型。這樣做可能會導致複雜的分子和設備的產生，可以為特定的任務而設計。

這些所謂的分子機器是2016年諾貝爾化學獎的焦點，荷蘭科學家本·費林加因創造了一輛由分子馬達以每秒1200萬轉的速度旋轉驅動的“分子汽車”而獲得認可。我們還看到科學家們創造了分子泵、微小的齒輪和分子潛艇來瞄準癌細胞，這只是幾個例子。

組裝這些類型的微小機器是一項精細的工作，這項新研究的作者將其比作“將樂高積木放入洗衣機，並希望這五百萬個分子以某種方式最終將自己組裝成所需產品”。他們的新工作旨在減少對運氣的依賴，而更多地依靠對化學鍵的有目的的控制。

研究的重點是被稱為結構異構體的分子，它們具有相同的原子組成，但這些原子之間的化學鍵排列不同。通過使用掃描探針顯微鏡的尖端施加不同的電壓脈衝，研究小組表明，他們可以有選擇地重新排列化學鍵。例如，一個中間有一個十元碳環的分子能夠轉化為一個有四元和八元碳環的分子，或者一個中間有兩個六元碳環的分子。

這些反應也是可逆的，這意味著研究小組可以隨意打破和形成不同的鍵，並基本上以可控的方式在分子結構之間進行轉換。這種形式的”選擇性化學”被該團隊描述為史無前例。

“這是第一次，”IBM研究部科學家和高級研究作者Leo Gross向New Atlas解釋說。“這是第一次有選擇性地在一個分子中形成不同的鍵。通過施加在中間的分子上的電壓脈衝的大小，我們可以選擇是否要創建右邊的分子或左邊的分子（見下圖）。”

對於分子機械來說，現在還處於早期階段，但是能夠對這些類型的結構進行更精細控制的技術可以大大幫助它們的發展。

Gross表示：“分子機器可能執行的任務包括分子或納米顆粒的運輸、納米結構的製造和操縱以及促進化學轉化。未來的應用可能與單電子分子設備、納米機電系統、化學合成和藥物輸送有關。”

該研究發表在《科學》雜誌上。