Wilson Ho fizikaprofesszor és tanítványa, Hyojune Lee, egy kifejezetten erre a célra átalakított, különlegesen érzékeny pásztázó alagúthatású mikroszkóppal (STM-mel) egyenként "csípik fel" a szén-monoxid-molekulákat, amelyeket aztán vasatomok közelébe visznek, aminek eredményeként a felületen vas-karbonil-molekulák alakulnak ki. Azt, hogy a kémiai kötés és ezáltal az új molekula valóban kialakult, a létrejött formáció rezgési (vibrációs) színképének elemzésével ellenőrzik. Bár a mostani kísérlet elsődlegesen alapkutatás jellegű, maga az eljárás a továbbiakban a nanotechnológiában is alkalmazható lesz újabb anyagok vagy eszközök előállítására atomi és molekuláris szinten.
A pásztázó alagúthatású mikroszkóp működése közben az STM tű alakú hegyét a felület fölött a nanométer (egymilliárdod méter) töredékét kitevő magasságban húzzák el. A felület és a tűhegy között már kis feszültség hatására is alagútáram indul meg: ha a tű magasságát folyamatosan úgy változtatják, hogy eközben az alagútáram értéke állandó maradjon, akkor a tűhegy vízszintes és függőleges elmozdulásaiból számítógéppel előállítható a felület olyan pontos domborzati térképe, amelyen az egyes atomok körvonalai is jól kivehetők. A szóban forgó kísérletben a kutatók a 13 Kelvinre hűtött berendezés légritkított terében először feltérképezték az ezüstfelületen abszorbeált szén-monoxid-molekulák és vasatomok helyzetét. Majd a tű hegyét egy CO molekula fölé emelték, s megnövelték a feszültséget: ezzel kiszakították a molekulát a felületből. Ezután egy vasatom fölé húzták, majd ellentétes irányú feszültséggel a felület felé taszították. Ennek eredményeként vas-karbonil-molekula - Fe(CO) - keletkezett, amelyhez egy további lépésben egy újabb CO molekulát kapcsolva vas-dikarbonil - Fe(CO)2 - jött létre.
Annak ellenőrzésére, hogy a kémiai kötés valóban kialakult, a kutatók szintén az STM-mel elkészítették a létrejött konglomerátumok rezgési (vibrációs) spektrumát. Ehhez az STM tűhegyét állandó magasságban tartották, miközben folyamatosan változtatták a feszültséget: így kimérték, hogy a kialakult összetett szerkezet mekkora energiákat (milyen frekvenciákat) és milyen mértékben nyel el. A kapott spektrumot aztán összehasonlították a vas-karbonil, illetőleg a vas-dikarbonil már ismert vibrációs színképével. Az eredmények egyértelműen bizonyították, hogy ezek a molekulák valóban kialakultak, a kémiai kötések létrejöttek.
(Élet és Tudomány)
Ajánló:
A hivatalos sajtóanyag a Cornell Egyetem honlapján. További ábrák, képek és magyarázatok.