酰胺是构成生命体的重要组成部分，对酰胺键成键形式的监测不仅可以解释酰胺的稳定性，同时对于研究酰胺化合物的结构和反应活性也至关重要。然而到目前为止，在单分子水平上对酰胺键异构化的检测或测量还未见报道。
最近上海师范大学周庆海副研究员与武汉科技大学常帅教授合作，通过扫描隧道显微镜裂结技术（STM-BJ）和固结技术（STM-FJ），首次在单分子水平上对酰胺的异构化现象进行了研究。通过在纳米电极间距下的单分子电导测试，可以实时监测酰胺异构化过程中C-N单键和C=N双键的互变，并从实验上观测到了两种异构体完全不同的高电导和低电导特征信号。密度泛函理论理论计算结果表明，水分子是有效促进酰胺中C-N单键向C=N双键转换的关键，并导致了电子传输效率近一个数量级的提高。同时还发现随着电压的增加，Au与O原子之间的相互作用将比Au与N原子之间的相互作用变得更加强烈，进而可以通过改变电压来调控酰胺中O-Au键合和N-Au键合的比例，亦即调控高电导状态和低电导状态之间的比例。该研究为进一步探索酰胺类分子的结构变化和化学反应特性提供了一种新的研究方法。
论文第一作者为武汉科技大学博士研究生黄明柱同学、上海师范大学周庆海副研究员和武汉科技大学梁峰教授，论文共同通讯作者为上海师范大学肖胜雄教授和武汉科技大学常帅教授。
论文链接：Detecting individual bond switching within amides in a tunneling junction. Nano Lett. 2021. doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01882.