Φωτογραφίες που διακρίνονται τύποι ατομικών δεσμών σε ένα μόνο μόριο

Κοιτάξτε προσεκτικά: οι δεσμοί στο κέντρο είναι μικρότεροι

από εκείνους στις άκρες, με τη συμμετοχή δύο ηλεκτρονίων

στο καθένα

Μια πρωτοποριακή ομάδα της IBM στη Ζυρίχη δημοσίευσε εικόνες από ένα μόνο μόριο τόσο λεπτομερείς ώστε μπορεί να διακριθεί το είδος των ατομικών δεσμών μεταξύ των ατόμων τους.

Η ίδια ομάδα πήρε για πρώτη φορά εικόνα από ένα μόνο μόριο το 2009 και πιο πρόσφατα δημοσίευσε φωτογραφίες από ένα μόριο σε σχήμα όπως οι Ολυμπιακοί δακτύλιοι.

Η νέα εργασία ανοίγει την προοπτική μελέτη ατέλειες του "υλικού θαύμα" γραφενίου ή να κατευθύνουν τα ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων.

Οι εικόνες δημοσιεύονται στο περιοδικό Science.

Η ομάδα, η οποία αποτελείτο από Γάλλους και Ισπανούς συνεργάτες, χρησιμοποίησε μια παραλλαγή της τεχνική, που ονομάζεται μικροσκοπία ατομικής δύναμης, ή AFM.

AFM χρησιμοποιεί μία μικροσκοπική μεταλλική ακίδα που περνά πάνω από μια επιφάνεια, στην οποία όσο μικρότερες ανωμαλίες μετρώνται τόσο η ακίδα σαρώνει προς τα πάνω και προς τα κάτω το δείγμα.

Η ομάδα αυτή της IBM για να δημιουργήσει την πρώτη εικόνα ενός μόνο μορίου, που ονομάζεται pentacene, χρησιμοποίησε την ακίδα για να πάρει ένα μοναδικό, μικρό μόριο που αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα και ένα άτομο οξυγόνου.

Αυτό το μόριο του μονοξειδίου του άνθρακα δρα αποτελεσματικά ως μια βελόνα εγγραφής, με λεπτομέρεια και πρωτοφανή ακρίβεια στις περισσότερες ατομικές επιφάνειες.

Βέβαια, δεν πρέπει να υπερεκτιμάται το πόσο ακριβείας είναι αυτές οι μετρήσεις.

Τα πειράματα πρέπει να απομονώνονται από κάθε είδους κραδασμούς, που προέρχονται από το εσωτερικό του εργαστηρίου ή ακόμα και το περιβάλλον του.

Οι έλεγχοι αυτοί διενεργούνται σε μια κλίμακα τόσο μικρή ώστε θερμοκρασία δωματίου προκαλεί κραδασμούς των μορίων του AFM, που θα θολώσει τις εικόνες, γιαυτό η συσκευή διατηρείται σε ψύξη στους -268C.

Μικροσκοπικές στρεβλώσεις δεσμών σε διάταξη 

εξαγωνικού σχήματος του άνθρακα είναι αυτό που,

ενδιαφέρει τους ερευνητές.

Η νέα μελέτη εξέτασε -όπως στο ποδόσφαιρο- σε σχήμα "buckyball"- και διογκωμένους πολυαρωματικούς υδρογονάνθρακες, που συνδέονται με δακτυλίους ατόμων άνθρακα στους πυρήνες τους.

Οι εικόνες δείχνουν ακριβώς πώς είναι οι ατομικοί δεσμοί και τα φωτεινά και σκοτεινά σημεία αντιστοιχούν σε υψηλότερες και χαμηλότερες πυκνότητες ηλεκτρονίων.

Όλες, αυτές οι πληροφορίες αποκαλύπτουν ακριβώς τι είδους δεσμοί είναι - πόσα ζεύγη ηλεκτρονίων στα άτομα που συμμετέχουν- και τι συμβαίνει μέσα στα χημικά μόρια.

"Στην περίπτωση του pentacene, είδαμε τους δεσμούς αλλά δεν θα μπορούσαμε να τους διακρίνουμε ή να δούμε πραγματικά τις διαφορετικές ιδιότητες των διαφόρων δεσμών", δήλωσε ο Δρ Gross.

"Τώρα μπορούμε να αποδείξουμε πραγματικά ότι μπορούμε να δούμε τις διαφορετικές φυσικές ιδιότητες διαφορετικών δεσμών και αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό".

Η ομάδα θα χρησιμοποιήσει τη μέθοδο του γραφενίου για να εξετάσει -πυκνά φύλλα- ενός ατόμου από καθαρό άνθρακα που υπόσχονται πολλά στο χώρο της ηλεκτρονικής.

Ακόμα, τα ελαττώματα του γραφενίου -όπου τα φύλλα του άνθρακα είναι τσαλακωμένα ή περιλαμβάνουν άλλα άτομα - που σήμερα είναι ελάχιστα κατανοητά.

Η ομάδα θα διερευνήσει επίσης τη χρήση της "βελόνας εγγραφής" σε διαφορετικά μόρια, με την ελπίδα να δώσουν ακόμη μεγαλύτερη ευκρίνεια στο μοριακό κόσμο.

Πηγή, BBC News

Απόδοση στα ελληνικά, Δημήτρης Γιάκας