تصویربرداری از مولکول‌های منفرد روی نانوذره نقره با STM

پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) موفق به تصویربرداری با قدرت تفکیک بالا از ساختار سطح نانوذرات نقره شدند که روی آن با استفاده از مولکول‌هایی پوشش‌داده شده‌است. آنها با این ابزار موفق به ترسیم بخش‌های منفرد مولکول‌های محافظ سطح شدند.

filereader.php?p1=main_7fc56270e7a70fa81

هسته‌ی این نانوذرات از 374 اتم نقره تشکیل شده و سطح آن با استفاده از 113 مولکول TBTT پوشیده شده‌است. TBTT یا ترسی بوتیل‌بنزن‌تیول، مولکولی است که در آن سه گروه‌ کربن به‌صورت جداگانه وجود دارد؛ بنابراین، در سطح هر نانوذره، در مجموع 339 گروه وجود دارد.

زمانی که این نوع نانوذرات در دمای پایین توسط STM تصویربرداری شدند، فراز و نشیب‌های متوالی در تصویر دیده شد. چنین پستی و بلندی‌هایی نشان از وجود مولکول‌هایی دارد که روی سطح صاف نانوذره قرار دارند.

براساس تئوری عامل دانسیته (DFT)، شبیه‌سازی‌هایی توسط محققان دانشگاه جیواسکیلا انجام شده که نشان می‌دهد هر گروه سه‌تایی از مولکول‌های TBTT در ساختار نانوذره به‌صورت شاخه‌ای دیده می‌شود. نتایج این شبیه‌سازی با تصاویر گرفته شده با STM هم‌خوانی دارد.

هانو هاکینن، رهبر این گروه تحقیقاتی، می‌گوید: «این اولین باری است که تصویربرداری STM از ساختار سطح نانوذره گرفته می‌شود، به‌طوری که مولکول‌های منفرد قابل رؤیت هستند. نتایج محاسبات برای تأیید نتایج آزمایشگاهی اهمیت زیادی داشت. با این حال ما می‌خواستیم یک گام دیگر به جلو برویم. ساختار سطح این نانوذره برای ما مشخص بود، بنابراین تصمیم‌ گرفتیم تا دقت جهت‌گیری تصاویر گرفته شده را در نتایج شبیه‌سازی مقایسه کنیم تا مشخص شود که آیا یکسان هستند یا خیر.»

این گروه با استفاده از الگوریتم تشخیص الگو و تصاویر گرفته شده با STM، به بررسی این که کدام تصویر شبیه‌سازی شده به داده‌های آزمایشی نزدیک‌تر است، پرداختند.

هاکینن می‌گوید: «ما معتقدیم که این نتایج می‌تواند راهبرد مفیدی برای تصویربرداری از نانوساختارها باشد. در آینده الگوریتم‌های تشخیص الگو و هوش مصنوعی می‌توانند برای تفسیر تصاویر نانوساختارها به کار روند. نتایج این پروژه یک گام رو به جلو در این مسیر است.»