تحول در تصویربرداری میکروسکوپ‌های الکترونی

پژوهشگران دریافتند که با اتصال اکسیژن سطحی یک مولکول، به سطح اکسید گرافن، قلاب‌های مولکولی ایجاد می‌شود که مولکول را روی سطح گرافن نگه می‌دارد. این قابلیت، اکسید گرافن را به ماده‌ای برای استفاده در میکروسکوپ الکترونی عبوری تبدیل می‌کند.

گرافن تک‌لایه، موضوع جایزه‌ی نوبل امسال بود، اما نتیجه‌ی پژوهشی که به‌وسیله‌ی
گروهی از پژوهشگران دانشگاه وارویکس انجام شد، یافتن قلاب‌های مولکولی روی سطوح هم‌خانواده‌ی
شیمیایی گرافن (اکسید گرافن) بود، این یافته، توانایی فراهم کردن مزایای زیادی را
برای محققان، در استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری دارد، همچنین می‌توان از
آنها در ایجاد سازوکارهای مقیاس مولکولی، استفاده کرد.

این گروه برای به‌کاربردن گرافن به‌عنوان پایه‌ای برای نشاندن تک‌مولکول‌ها در
میکروسکوپ الکترونی عبوری برای مشاهده تلاش می‌کنند. از آنجایی که گرافن به شکل یک
ورق شفاف الکترونی به ضخامت یک اتم است، امکان تصویربرداری با دقت زیاد و کیفیت
بالا از مولکول‌ها و مطالعه‌ی هرگونه تراکنشی که آنها با صفحه‌ی گرافن دارند را
فراهم می‌کند.

همان‌گونه که این ایده در نظریه بزرگ است، ساخت گرافن در عمل نیز بسیار سخت است؛
بنابراین پژوهشگران به یکی از هم‌خانواده‌های گرافن یعنی اکسید گرافن، که کار با آن
آسان‌تر است، روی آوردند. این انتخاب تبدیل به یک ماده‌ی بهتر شد؛ زیرا آنها در حین
مطالعه به خواص بسیار مفیدی دست یافتند.

پژوهشگران دریافتند که با اتصال اکسیژن سطحی یک مولکول، به سطح اکسید گرافن، قلاب‌های
مولکولی ایجاد می‌شود که مولکول را روی سطح گرافن نگه می‌دارد. این قابلیت، اکسید
گرافن را به ماده‌ای برای استفاده در میکروسکوپ الکترونی عبوری تبدیل می‌کند.

اکسید گرافن، صفحه‌ی نازک تک‌اتمی از گرافن خالص است که «گروه‌های عاملی» مرکب از
هیدروژن جفت‌شده با اکسیژن دارد. این گروه‌های عاملی می‌توانند با مولکول‌های دارای
اکسیژن خارجی، پیوند قوی ایجاد نمایند و آنها را به عامل ایده‌آلی برای مطالعات
میکروسکوپ الکترونی عبوری تبدیل کنند.

این خصوصیت به تنهایی شاید برای ترغیب بسیاری از پژوهشگران برای استفاده از اکسید
گرافن به‌عنوان بستری برای بررسی دسته‌ای از مولکول‌ها با میکروسکوپ الکترونی
عبوری، کافی باشد؛ اما پژوهشگران به‌تازگی یکی دیگر از خواص پنهان این قلاب‌ها را
شناخته‌اند: مولکول‌های اضافه‌شده به آنها، جابه‌جا می‌شوند و دور آنها می‌چرخند.

دکتر جرمی اسلوان می‌گوید:«در شرایط واقعی، گروه‌های عاملی، جاذب‌های مولکولی هستند
که مولکول‌ها را در یک مکان، نگه می‌دارند، همچنین به مولکول‌ها اجازه می‌دهند تا
در آن مکان، چرخش نیز داشته باشند. این واقعیت می‌تواند سازوکار مفیدی برای کسی که
به دنبال ایجاد ماشین‌های مولکولی است، باشد.

این گروه تحقیقاتی، متشکل از دکتر جرمی سولان، نیل ویلسون و پریانکا پاندی دانشجوی
دکتری از دانشکده‌ی فیزیک و دکتر جان رورک از دانشکده‌ی شیمی با گروه دکتر کازو
سوناگا و ژنگ لیو از AIST در ژاپن و دکتر یان شانان و لائورا پرکینز در بیرمینگهام
است.