نگاه به درون مولکول‌ها ممکن شد

نگاه انداختن به مولکول‌های منفرد با میکرسکوپ، قسمتی از زندگی روزمره متخصصان فناوری‌نانو می‌باشد. با اینحال، مشاهده ساختار اتمی موجود در داخل مولکول‌های آلی تا الان مشکل بوده است. اکنون، پژوهشگرانی از دانشگاه اوسنابروک روش تازه‌ای برای گرفتن – تصویر پرتو x – از درون مولکول ابداع کرده‌اند. این روش می‌تواند تحلیل نیمه‌رساناهای آلی و پروتئین‌ها را تسهیل نماید.

نگاه انداختن به مولکول‌های منفرد با
میکرسکوپ، قسمتی از زندگی روزمره متخصصان فناوری‌نانو می‌باشد. با اینحال،
مشاهده ساختار اتمی موجود در داخل مولکول‌های آلی تا الان مشکل بوده است.
اکنون، پژوهشگرانی از دانشگاه اوسنابروک روش تازه‌ای برای گرفتن “تصویر
پرتو x” از درون مولکول ابداع کرده‌اند. این روش می‌تواند تحلیل نیمه‌رساناهای
آلی و پروتئین‌ها را تسهیل نماید.
 
با استفاده از روش این محققان مشاهده ساختار درونی مولکول‌هایی که قبلاً فقط یک
تصویر مبهم از آن قابل حصول بود، امکانپذیر می‌شود.
 
این محققان از یک میکروسکوپ تونل‌زن
پیمایشگر برای نگاه انداختن به دنیای نانو استفاده کردند. نوک فلزی این
میکروسکوپ، به مانند سوزن گرامافون، سطح نمونه را روبش می‌کند و بی‌نظمی‌ها
و تفاوت‌های اتمی را با دقت تقریبی یک نانومتر از طریق برقراری یک جریان
الکتریکی بسیار ریز ثبت می‌کند. با اینحال، اگرچه پهنای نوک این میکروسکوپ
به اندازه یک اتم بود ولی این پژوهشگران تا قبل از این بوسیله آن قادر به
مشاهده درون مولکول‌ها نشده بودند.

دکتر روسلان تمیرو گفت: “به منظور افزایش حساسیت به مولکول‌های آلی، یک
حسگر و یک مبدل سیگنال روی این نوک قرار دادیم.” هردوی این کارها با یک
مولکول کوچک که از دو اتم دوتریوم تشکیل شده است، و هیدرژون سنگین نیز
خوانده می‌شود، قابل انجام است. از آنجایی که این مولکول هیدروژن از این
نوک آویزان است و می‌تواند حرکت داده شود، در بدنه مولکول مجهول جاری می‌شود
و جریان الکتریکی نوک را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

دافعه کوتاه- برد پائولی یک نیروی کوانتوم- فیزیکی است که بین دوتریوم و
مولکول مجهول ایجاد می‌شود و باعث تغییرات رسانایی می‌گردد و در نهایت
اجازه اندازه‌گیری ساختارهای ریز داخلی با دقت بسیار بالا را می‌دهد.

یکی از اولین مولکول‌هایی که توسط تمیرو و همکارانش مطالعه شد ترکیب پریلن
تتراکربوکسیلیک دیان‌هیرید بود. این مولکول از ۲۶ اتم کربن، ۸ اتم هیدرژن و
۶ اتم اکسیژن تشکیل می‌شود و به شکل هفت حلقه متصل بهم می‌باشد. تصاویر
قبلی فقط به صورت یک لکه با قطر تقریبی یک نانومتر بدون هیچ مرزبندی داخلی
بوده‌اند. میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر این پژوهشگران می‌تواند ساختار داخلی
شانه‌عسلی این مولکول را که از حلقه‌هایی تشکیل شده است، نشان دهد. این
تصاویر مشابهت زیادی به عکس رادیوگرافی پرتو x دارد.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده است.