Další krok k miniaturizaci IT – vědci odhalili jednotlivé molekulární vazby

Jednotlivé chemické vazby v molekulách dokázali detekovat vědci IBM. To podle expertů dovolí pracovat s mnohem miniaturnějšími materiály, než tomu bylo dosud.


Výzkumníci využili pro odhalení zmíněných vazek metodu označovanou jako bezkontaktní mikroskopie atomárních sil (AFM). Poznatky by tak mohly by být důležité při studiu grafenových zařízení, jimiž se v současné době zabývají jak vědci z průmyslového odvětví, tak i výzkumníci z univerzit s cílem uplatnit je např. při vysokorychlostní bezdrátové komunikaci a v elektronických displejích.

„Přišli jsme na dva různé kontrastní mechanismy pro rozlišení vazeb. První spočívá v měření malého rozdílu sil nad vazbami. To jsme sice očekávali, ale byl to velký oříšek,“ prohlásil Leo Gross, vědec z IBM .

„Na druhý kontrastní mechanismus jsme narazili čistě náhodou. Při měření pomocí AFM vykazovaly vazby rozdílné délky. Pomocí opětovných výpočtů jsme zjistili, že příčinou tohoto rozdílu je ohnutí molekuly oxidu uhelnatého na konci hrotu mikroskopu.“

Vědci z IBM Research pozorovali násobnost a délku uhlíkových vazeb v molekule C60, která je též známá pod anglickým označením „buckyball“ kvůli tvaru fotbalového míče a ve dvou plošných polycyklických aromatických uhlovodících (PAH), které vypadají jako malé vločky grafenu.

Jednotlivé vazby mezi atomy uhlíku se v těchto molekulách nepatrně liší svou délkou a silou. Veškeré důležité chemické, elektronické a optické vlastnosti těchto molekul se odvíjejí od rozdílů vazeb v polyaromatických systémech. Tyto rozdíly byly nyní poprvé odhaleny u jednotlivých molekul i vazeb.

Tento poznatek může rozšířit základní chápání na úrovni jednotlivých molekul, což hraje významnou roli při výzkumu nových elektronických zařízení, organických solárních článků a organických světelných diod OLED. Zvláště pak bylo pozorováno uvolňování vazeb v okolí defektů v grafenu a změna vazeb při chemických reakcích a v excitovaných stavech.

Vědci z IBM ve svém dřívějším výzkumu použili mikroskop atomárních sil (AFM) s hrotem, který je zakončen jedinou molekulou oxidu uhelnatého (CO). Hrot osciluje s miniaturní amplitudou nad pozorovaným vzorkem. Tím se měří síly mezi hrotem a vzorkem (např. molekulou) a vytváří se obraz.

Zakončení hrotu oxidem uhelnatým funguje jako silná lupa, která odhaluje atomární strukturu molekuly včetně jejích vazeb. Díky tomu mohli vědci detekovat jednotlivé vazby, které se liší pouhými 3 pikometry neboli 3 × 10-12 metru, což představuje asi jednu setinu průměru atomu.

Dříve se výzkumnému týmu podařilo zobrazit chemickou strukturu molekuly, ale nepatrné rozdíly vazeb nikoliv. Rozpoznání násobnosti vazeb se přibližuje k hranicím současné rozlišovací schopnosti této metody a rozdíl mezi těmito vazbami také často zastírají jiné vlivy. Vědci proto museli vybrat a syntetizovat molekuly, u nichž bylo možné tyto rušivé vlivy vyloučit.











Komentáře