Канадские химики научились разрезать сокристаллы диоксана и замещенного азобензола и вырезать на их поверхности изображения. Мощности зеленого лазера в 10 милливатт хватило, чтобы вырезать на сокристалле несколько узоров и углублений. При этом поверхность образца около места облучения не повредилась.

Исследование опубликовано в Nature Chemistry.

Сокристаллы образуются, когда молекулы разных веществ кристаллизуются вместе. Это происходит за счет нековалентных взаимодействий между разными молекулами. Энергия таких взаимодействий колеблется в пределах от одной до 40 килокалорий на моль. И за счет таких небольших значений энергии, эти связи легко разрушаются, например, при облучении светом.

Один из видов нековалентных взаимодействий — галогенная связь. Она возникает, когда вблизи оказываются два атома: галоген с недостатком электронной плотности и атом с высокой по энергии неподеленной парой электронов, например, кислород. Избыточная электронная плотность кислорода частично переходит к галогену, и между ними образуется слабая связь.

Благодаря этому взаимодействию химики под руководством Криса Барретта (Chris J. Barrett) из Университета Макгилла смогли вырастить сокристалл иодзамещенного азобензола и диоксана. Согласно данным рентгенострукурного анализа, молекулы двух веществ держались вместе за счет галогенной связи между атомами кислорода в диоксане и атомами иода в азобензоле.

Две составляющих кристалла — замещенный азобензол и диоксан. Вместо диоксана можно взять пиразин, он тоже содержит два атома с неподеленной электронной парой / C. Barrett et al. / Nature Chemistry, 2022

Химикам было известно, что производные азобензола легко поглощают свет. Поэтому они решили посветить на сокристалл зеленым лазером с длиной волны света 532 нм и мощностью 2000–2500 милливатт на квадратный миллиметр. К их удивлению, мощности излучения оказалось достаточно, чтобы разрезать образец сокристалла, хотя обычно это происходит при минимальной мощности в 1000 ватт на квадратный миллиметр. Поэтому химики решили изучить механизм необычного процесса.