نخستین تصویربرداری از توزیع بار مولکول منفرد !

[∆ MeRzaD ∆]

دانشمندان IBM برای اولین بار قادر به اندازه‌گیری توزیع بار در یک مولکول منفرد شدند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، این نتیجه منجر به دیدگاه‌های علمی بنیادی در زمینه سویچینگ تک‌مولکولی و اطلاعات پیوندی بین اتم‌ها و مولکول‌ها خواهد شد. این تکنیک همچنین امکان تصویربرداری از توزیع بار در ساختارهای مولکولی عملکردی را فراهم می‌کند که برای کاربردهای آینده از قبیل تبدیل نوری خورشیدی، ذخیره انرژی و افزاره‌های محاسباتی مقیاس مولکولی نوید بزرگی خواهد بود.

«فابین موهن» و همکارانش در IBM بخاطر تحقیقات میکروسکوپ کاوشگر پیمایشگرشان شناخته شده هستند. آنها تا کنون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) را برای مشاهده همه اتم‌ها در یک مولکول و اندازه‌گیری بار روی اتم‌های منفرد استفاده کرده‌اند و میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر را نیز برای دیدن اربیتال‌های مولکولی بکار برده‌اند. اکنون آنها سومین مد همان میکروسکوپ یعنی میکروسکوپ کاوشگر پیمایشگر کلوین (KSPM) را برای تصویربرداری از توزیع بار در مولکول آلی منفرد نفتالوسیانین استفاده کرده‌اند. نوک این میکروسکوپ به یک دیاپازون بسیار کوچک که با سرعت‌های مختلفی نوسان می‌کند، متصل می‌شود. موقعی که این نوک به یک مولکول نزدیک می‌شود، بواسطه تحت تاثیر قرار گرفتن نیروی این دو، فرکانس این نوسان‌ها اندکی تغییر می‌کند. در AFM، این تغییرات در صدها نقطه در عرض مولکول اندازه‌گیری شده و به یک تصویر تبدیل می‌شوند.

«موهن» توضیح می‌دهد که در KSPM نیز این نیرو بعنوان تابعی از ولتاژ اندازه‌گیری می‌شود.

یک ولتاژ بین نوک و مولکول نفتالوسیانین رسانا اعمال می‌شود. این محققان در نقاط مختلف روی این مولکول در جستجوی ولتاژهایی هستند که این نیرو را حداقل می‌کند. این ولتاژهای خاص به آنها نشان می‌دهند که در هر نقطه ویژه روی مولکول، میدان الکتریکی چقدر قوی است و امکان ترسیم تصویری از توزیع بار در عرض این مولکول را فراهم می‌کنند.

نفتالوسیانین X شکل بعنوان مولکول مورد بررسی انتخاب شده، زیرا موقع اعمال یک ولتاژ به آن، بین دو توتومر مختلف سویچ می‌کند. مرحله بعدی برای این گروه تحقیقاتی کاوش اطلاعات پیوندی بین دو مولکول است.

این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «Nature Nanotechnology» منتشر کرده‌اند.