Вченим вдалося зробити найдетальніше фото молекули

Автор/джерело -  © BBC

Команда дослідників-новаторів з IBM з Цюриха опублікувала настільки детальне зображення молекули, що на ньому можна розрізнити різні типи зв’язків між атомами.

У 2009 році ця сама команда створила перше в історії зображення окремої молекули, а нещодавно опублікувала знімки молекули в формі олімпійських кілець.

Нова робота дослідників відкриває перспективи у вивченні дефектів "чудоматеріалу" графену та в моделюванні руху електронів під час хімічних реакцій.

Зображення опублікував журнал Science.

Команда, до якої входять французькі та іспанські вчені, скористалася варіантом техніки, яка називається мікроскопія атомарних сил, або AFM.

При цій технології поверхнею матеріалу пересувається, неначе обстукуючи її, крихітний металевий стержень, усі найдрібніші відхилення якого фіксуються.

Інновація команди IBM у створенні в 2009 році першого зображення окремої молекули, яка називається пентацен, полягала в тому, що вчені використали як стержень одну маленьку молекулу, котра складається з атомів вуглецю та кисню.

Ця молекула окису вуглецю ефективно послужила зчитувальною голкою, яка з безпрецедентною точністю обстежила поверхню атомів.

Переоцінити точність цих замірів доволі складно.

Досліди мають проводитися в ізоляції від будь-якого типу вібрацій як з самої лабораторії, так і ззовні.

Масштаб цих експериментів настільки дрібний, що кімнатна температура спричиняє рух молекул, з яких складаються прилади AFM, і щоб це не розмило картинку, техніку охолоджують до -268C.

Хоча після того, як з’явилося перше зображення пентацену, було зроблено певні вдосконалення, головний автор дослідження Science, Лео Ґросс, розповів BBC News, що нововведення стосуються в основному вибору об’єкта.

Нове дослідження вивчає фулерени – такі як відомий "бакібол" у формі футбольного м’яча – та поліциклічні ароматичні вуглеводні, які в своїх центрах містять поєднані між собою кільця з атомів вуглецю.

На зображеннях видно довжину атомних зв’язків, а яскраві й затемнені ділянки відповідають вищій і нижчій щільності електронів.

Загалом така інформація повідомляє про тип цих зв’язків – тобто скільки пар електронів ділять між собою атоми – і які хімічні процеси відбуваються всередині молекул.

"У випадку з пентаценом ми бачили зв’язки, але не могли насправді розрізнити їх чи побачити різні властивості різних зв’язків", - каже доктор Ґросс.

"А тепер ми справді можемо довести, що… ми можемо бачити різні фізичні властивості різних зв’язків, і це вражає", - додав він.

Команда використає цей новий метод, аби детальніше вивчити графен – плівку з чистого вуглецю товщиною один атом, якій прогнозують широке застосування в електроніці.

Поки що дефекти графену маловивчені. Досконала вуглецева плівка іноді згинається, втрачаючи міцність, або містить атоми інших елементів.

Команда також вивчить можливість використання різних молекул у ролі "зчитувальної голки" з надією ще глибше зазирнути у молекулярний світ.