化学家首次重新排列了单个分子中的原子键：

如果化学家制造汽车，他们会用汽车零件填满工厂，将其点燃，然后从灰烬中筛选出现在看起来有点像汽车的碎片。

当您处理原子大小的汽车零件时，这是一个非常合理的过程。然而，化学家们渴望找到减少浪费并使反应更加精确的方法。

化学工程向前迈出了一步，来自西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的研究人员，该大学德国雷根斯堡和 IBM 欧洲研究院迫使单个分子通过微小的电压微调进行一系列转换。

通常，化学家通过调整参数（例如pH 值，添加或去除可用的质子供体以管理分子可能共享或交换电子以形成键的方式。

“然而，通过这些方法，反应条件被改变为成功在某种程度上，控制选择性的基本机制往往仍然难以捉摸，”研究人员在他们发表在《科学》杂志上的报告中指出。

换句话说，工作推动力和拉过一个大的有机分子会使精确测量每个键上发生的事情变得困难。

该团队从一种名为 5,6,11,12 的物质开始- 四氯四苯（分子式为 C18H8Cl4）——一种碳基分子，看起来像一排四个蜂窝状细胞，两侧是四个氯原子，它们像饥饿的蜜蜂一样四处盘旋。

粘上一层薄薄的将这种材料转化为冰冷的、结有盐壳的铜片后，研究人员将氯蜂赶走了，留下了一些可激发的碳原子，这些碳原子在一系列相关结构中保持着不成对的电子。

重组为异构体的单个分子（Alabugin & Hu, Science, 2022）

一些结构中的两个电子愉快地重新连接彼此重新配置分子的一般蜂窝形状。第二对不仅热衷于彼此配对，而且热衷于与可能嗡嗡作响的任何其他可用电子配对。

通常情况下，这种摇摆不定的结构会很短暂，因为剩余的电子也会相互结合。但研究人员发现这个特殊的系统并不普通。

具有通过用原子大小的牛棒轻轻推动电压，他们表明他们可以迫使单个分子以这种方式连接第二对电子，从而使四个单元在所谓的弯曲炔烃中失去对齐。

稍微不那么剧烈地摇动，这些电子以不同的方式配对，以完全不同的方式扭曲结构，形成所谓的环丁二烯环。

然后每种产品都被改造成电子脉冲的原始状态，随时准备在瞬间的提示下再次翻转。

通过使用精确的电压和电流迫使单个分子扭曲成不同的形状或异构体，研究人员可以深入了解其电子的行为以及有机化合物的稳定性和优选构型。

从那里可以减少对催化剂的搜索，这些催化剂可以推动无数分子在一个方向上的大规模反应，使反应更加具体。

之前的研究已经使用类似的方法来可视化单个分子的重新配置，甚至操纵一个步骤的各个步骤化学品反应。现在我们正在建立新的方法来调整分子键以形成通常不会如此简单地交换的异构体。

这样的研究不仅有助于使化学更准确地说，它为工程师们提供了锋利的新工具来制造纳米级的机器，将碳框架扭曲成普通化学无法实现的奇异形状。

这项研究发表在科学。