Молекулы с полу-мёбиусовой топологией

Недавно команда Игоря Рончевича из Манчестерского университета (Великобритания) сообщила о создании молекул с полу-мёбиусовой топологией. Соответствующая статья была опубликована в журнале Science 5 марта 2026 года.

Исследовательская группа с помощью атомной манипуляции на поверхности NaCl успешно синтезировала стереоизомеры C₁₃Cl₂, характеризующиеся спиральной орбитальной структурой, огибающей углеродное кольцо. С помощью атомно-силовой микроскопии была проанализирована геометрия энантиомеров в синглетном состоянии, а с помощью сканирующей туннельной микроскопии было построено распределение плотности их спиральных орбиталей.

Исследовательская группа обнаружила, что базис π-орбиталей спиральной не-плоской синглетной молекулы, поворачивающихся на 90° за один оборот вокруг кольца, соответствует характеристикам топологии полу-ленты Мёбиуса. При такой топологии знак базиса π-орбиталей меняется на противоположный после двух оборотов и возвращается к исходной периодичности после четырёх оборотов. Квазичастицы в кольце, удовлетворяющие таким граничным условиям, можно интерпретировать как носители фазы Берри, равной π/2. Группа также реализовала обратимый топологический переход между двумя встречно закрученными полу-мёбиусовыми топологическими синглетными состояниями и топологически тривиальным плоским триплетным состоянием. Квантово-химические расчёты ab initio с использованием многореференсных методов, включающие крупномасштабные вычисления основных состояний на квантовом аппаратном обеспечении, показывают, что этот переход связан со спиральным псевдоэффектом Яна-Теллера.