کنتا موتوبایاشی و یوسو کیم از انجمن علوم پیشرفته RIKEN در واکو و همکارانشان یک فرمول ریاضی ارائه داده‌اند که چگونگی جفت‌شدن ارتعاشات مولکولی القاء‌شده بوسیله یک میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر (STM) با حرکات دینامیکی روی سطوح را بدست می‌دهد و می‌تواند منجر به محاسبه دقیق انرژی و تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای شروع یک حرکت مولکولی گردد. در حقیقت، این فرمول چندکاره شرایط انرژی مورد نیاز برای ترابری مولکول‌ها روی سطوح را توضیح می‌دهد.
بررسی تحرک‌پذیری یک مولکول روی سطوح
کنتا موتوبایاشی و یوسو کیم از انجمن علوم
پیشرفته RIKEN در واکو و همکارانشان یک فرمول ریاضی ارائه داده‌اند که
چگونگی جفت‌شدن ارتعاشات مولکولی القاء‌شده بوسیله یک میکروسکوپ تونل‌زنی
پیمایشگر (STM) با حرکات دینامیکی روی سطوح را بدست می‌دهد و می‌تواند منجر
به محاسبه دقیق انرژی و تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای شروع یک حرکت
مولکولی گردد. در حقیقت، این فرمول چندکاره شرایط انرژی مورد نیاز برای
ترابری مولکول‌ها روی سطوح را توضیح می‌دهد.
این نتایج که از مطالعات تجربی و نظری جدید بدست آمده‌اند بزودی حتی به
غیرمتخصصان هم اجازه خواهد داد تا بسادگی افزاره‌های مولکولی بسازند.
هنگامی که دانشمندان از یک STM برای انجام یک حرکت مولکولی مستقیم استفاده
می‌کنند- برای مثال، وادار کردن به حرکت “جست و خیزی” برای ترکیبات
مونواکسید کربن بر روی پالادیوم- مشاهده می‌کنند که درصد حرکت‌های موفق به
طور قوی به ولتاژ اعمال شده وابسته است. برای CO، این امر به آن خاطر است
که جهش از یک جایگاه سطحی به جایگاه دیگر نیازمند یک الکترون تونل‌زن است
تا بتواند یک ارتعاش کششی ویژه را شروع کند. در ولتاژی که متناظر با این
انرژی ارتعاشی است، جست و خیز CO می‌تواند به طور نمایی افزایش یابد و منجر
به “طیف‌های کنش” (منحنی‌های بهره حرکت بر حسب ولتاژ با مشخصه‌ی شکل‌ها
برای واکنش‌های سطحی ویژه) گردد.
موتوبایاشی، کیم و همکارانشان دنبال راهی
برای فهم مکانیسم‌های میکروسکوپی در نفوذ ناشی از STM با ارائه فرمولی
بودند که بتواند بهره حرکت را به کارآیی انتقال انرژی مورد نیاز جهت تحریک
ارتعاشات مسبب واکنش مرتبط کند و در عین حال برهم‌کنش‌های گرمایی را نیز در
نظر داشته باشد. جاسازی (fitting) طیف‌های کنشی CO با این فرمول توانست
مقادیر دقیق خواص واکنش بحرانی، مانند انرژی ارتعاشی و ثابت‌های سرعت، را
مشخص کند زیرا منحنی‌های طیفی به تغییرات پارامترهای جاسازی بسیار حساس
بودند.
علاوه بر این، فرمول جدید این گروه با تحلیل دقیق حرکات بسیار پیچیده
مولکول‌های بوتن (C4H8) بر روی پالادیوم، که در آن تحریک‌های چندگانه وجود
دارد، توانست قابلیت خود را اثبات کند. تحلیل طیف‌های کنشی بوتن نشان داد
که سه ارتعاش مجزا در آن وجود دارد و ترتیب عمل آنها نیز محاسبه گردید- یک
خاصیت شیمیایی بنیادی که شناسایی‌کننده تعداد الکترون‌های تونل‌زن مورد
نیاز برای شروع یک حرکت سطحی است.
این دانشمندان نتایج تحقیق خود را در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر
کرده‌اند.
