گروهی از محققان آمریکایی با استفاده از یک ورقه کربنی به قطر تنها یک اتم، روش جدیدی برای مشاهده ساختار مولکول‌ها اختراع کرده‌اند.
ابداع روشی جدید برای تصویربرداری از مولکول‌های آب
محققان موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) با استفاده از یک ورقه کربنی به قطر تنها یک اتم، روش جدیدی برای مشاهده ساختار مولکول‌ها اختراع کرده‌اند. این روش که برای گرفتن اولین تصاویر از چگونگی پوشیده شدن سطح توسط مولکول‌های آب در دمای اتاق استفاده شده است، می‌تواند برای تصویربرداری از مولکول‌های دیگری همچون پادتن‌ها و مولکول‌های زیستی دیگر به‌کار رود.
جیمز هیث، استاد شیمی در Caltech می‌گوید: «تقریباً تمامی سطوح روکشی از آب روی خود دارند و آب بر ویژگی‌های سطحی این مواد تأثیر می‌گذارد». با وجودی که این روکش بسیار فراگیر است، مطالعه آن بسیار دشوار می‌باشد، زیرا «مولکول‌های آب در جریان دائمی بوده و آنقدر ثابت نمی‌مانند که مطالعه شوند».
هیث و گروهش به صورت کاملاً تصادفی روشی برای تثبیت این مولکول‌های متحرک در دمای اتاق پیدا کردند. او می‌گوید: «زمانی که به اهمیت این کشف پی بردیم، بسیار خوشحال شدیم. ما مشغول مطالعه گرافن روی سطح صاف اتمی میکا بودیم که ساختارهای جزیره‌مانندی را دیدیم. این جزیره‌ها میان میکا و گرافن به‌دام افتاده بودند و ما انتظار مشاهده چنین ساختارهایی را نداشتیم».
هیث و همکارانش فکر کردند شاید این بی‌نظمی‌ها مولکول‌های آب باشند، چرا که همه جا یافت می‌شوند.
برای بررسی این موضوع محققان آزمایش‌های دیگری ترتیب دادند. آنها ورقه‌های گرافن را در درجه‌های مختلفی از رطوبت روی میکا رسوب داده و مشاهده کردند که در رطوبت‌های بالا این ساختارها افزایش پیدا کرده و در محیط کاملاً خشک به‌طور کلی حذف می‌شوند؛ بدین ترتیب نتیجه گرفتند که این ساختارهای جزیره‌مانند مولکول‌های آب هستند.
این محققان دریافتند که گرافن مثل یک پوشش مولکول‌های آب را گرفته و آنها را به محکمی در جای خود نگه‌می‌دارد. در این حالت می‌توان با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی از آنها تصویربرداری کرد.
آنها با استفاده از این روش جزئیات جدیدی از چگونگی روکش‌دهی سطوح توسط آب کشف کردند. آنها دریافتند که اولین لایه آب روی میکا دارای ضخامت دو مولکول بوده وساختار یخ را دارد. پس از تشکیل این لایه، لایه دومولکولی دوم از یخ شکل می‌گیرد. هیث می‌گوید: «روی این دو لایه قطرات شکل می‌گیرند».
کِزو یکی دیگر از محققان این کار می‌گوید: «این بسیار جالب است که دو لایه اول از آب ساختارهای یخ‌مانندی در دمای اتاق تشکیل می‌دهند. به احتمال زیاد این ساختارهای شگفت‌انگیز در تعیین ویژگی‌های سطحی جامدات همچون چسبندگی و خوردگی مهم هستند».
جزئیات این کار در مجله Science منتشر شده است.
