Lefényképezték a kémiai kötéseket egy molekulában

Pásztázó alagútmikroszkóp használatával sikerült minden eddiginél pontosabb képet kapni egy molekula szerkezetéről, atomjainak elhelyezkedéséről. A megoldás kulcsa a mikroszkóp tűhegyének kiegészítése egy molekulával, ebben az esetben szén-monoxiddal, ami precízebb megfigyelést tett lehetővé.

A pentacén molekula "anatómiájának" felderítése fantáziaképen. Az IBM tudósai egy atomi hegyességű tű csúcsára ültetett szén-monoxid-molekulával képesek voltak a rövid hatótávolságú erők tartományában mérni, mely lehetővé tette számukra a molekula belső szerkezetének leképezését. A színezett felszín a kísérleti adatokat szemlélteti. Az alsó képen látható modell az atomok helyzetét mutatja a molekulában

A pásztázó, más néven letapogató mikroszkóp elve röviden az, hogy egy nagyon hegyes, esetleg egyetlen atomból álló hegyű tűvel "megtapintva" a vizsgált anyagot, az anyag elektronkibocsátással vagy más mérhető jelenséggel reagál. Ezeket a tapintásokat sok, egymáshoz közeli ponton elvégezve, a pontonkénti reakciók kiértékelésével kép állítható össze a mikroszkopikus alakzatról. (A pásztázó alagútmikroszkópban a tű és a minta között elvileg nem folyhatna áram, a kötött elektron nem léphetne ki a molekulából, azonban a kvantummechanika alagúthatás miatt ez mégis bekövetkezik. Ez igen finom, atomi szintű letapogatást tesz lehetővé.)

Leo Gross és munkatársai (IBM) egy szén-monoxid-molekulát illesztettek a pásztázó alagútmikroszkóp tűcsúcsára, és azt tapasztalták, hogy a jól ismert pentacén nevű szénhidrogén-molekula képe sokkal részletesebb lett a szén-monoxid hozzácsatolása nélkül készült felvételekhez képest. A kutatók vezető (például réz) és nem vezető (például nátrium-klorid) felszínen levő pentacén molekula atomjainak pozícióit és belső kötéseket is képesek voltak megfigyelni. Gross és munkatársai szerint a mikroszkóp tűcsúcsának ilyen típusú módosításai további betekintést tesznek lehetővé a kémiai reakciókba és a katalitikus folyamatokba azáltal, hogy alaposan tanulmányozhatókká válik a töltések eloszlása, az elektronáthelyeződés kvantumfolyamata, valamint a molekulák reaktivitásának a helyzetüktől való függése.

Posztobányi Kálmán

Forrás: Science / AAAS