Учёные из Манчестерского университета синтезировали молекулу с уникальной топологией — её структура требует четырёх полных оборотов, чтобы вернуться в исходную точку. Это даже сложнее, чем знаменитая лента Мёбиуса, где достаточно двух оборотов.

Молекула состоит всего из 13 атомов углерода и двух атомов хлора, соединённых в кольцо. Но её пространственная конфигурация настолько необычна, что если представить частицу, движущуюся по ней, то для возвращения на ту же сторону нужно обойти петлю четыре раза.

Это первая в мире молекула с топологией, требующей четырёх оборотов. Для сравнения: классическая лента Мёбиуса имеет один «полуоборот» и требует двух проходов для возврата на ту же поверхность.

Синтез проводили на тонкой золотой поверхности при экстремально низкой температуре. Атомы манипулировали поштучно с помощью атомно-силового и сканирующего туннельного микроскопов — это фактически «сборка» молекулы вручную на атомном уровне.

Необычная форма возникла из-за особенностей электронных волн: электроны распределяются по всей молекуле, образуя сложные интерференционные узоры. Именно их взаимодействие и «заставило» структуру закрутиться в такую конфигурацию.

Молекулу можно переключать между левым, правым и плоским состояниями. Расчёты подтверждены на квантовом компьютере IBM. Это новый способ создания топологических молекул для нанотехнологий и сенсоров.

Источник: Science

Изображение: University of Manchester