مشاهده تک مولکول‌ها با استفاده از راهبردی جدیدی مبتنی بر STM

محققان راهبردی جدید برای مطالعه مولکول‌ها ارائه کردند. در این راهبرد از نوک میکروسکوپ STM برای مشاهده وضعیت و ویژگی‌های یک مولکول استفاده شده است. مزیت این روش آن است که می‌توان هسته‌های ناپایدار را نیز با آن مطالعه کرد.

محققان راهبردی جدید برای مطالعه مولکول‌ها ارائه کردند. در این راهبرد از نوک
میکروسکوپ STM برای مشاهده وضعیت و ویژگی‌های یک مولکول استفاده شده است. مزیت این
روش آن است که می‌توان هسته‌های ناپایدار را نیز با آن مطالعه کرد.

مشاهده ساختار در حال متلاشی شدن هسته اتم با استفاده از الکترون‌ها یک هدف بزرگ
بوده که تا کنون در هیچ کجای دنیا تحقق نیافته است. ماسانوری واکاسوگی مدیر گروه
توسعه دستگاهی در مرکز علوم مبتنی بر شتابدهنده‌ها (RNC) روی این موضوع کار می‌کند.
مدل‌های ارائه شده برای هسته اتم، از طریق آزمایشات پراش الکترونی تهیه شده است که
در آنها الکترون به هسته اتم پایدار برخورد کرده و تصویری از ساختار هسته ارائه می‌دهد.
مطالعات زیادی در سال‌های اخیر روی ویژگی‌های هسته اتم‌های ناپایدار صورت گرفته است
که نشان می‌دهد برخی پدیده‌ها با مدل‌های فعلی هم سازگاری ندارند. آزمایشات پراش
الکترون-رادیوایزوتوپ، که در آنها الکترون با هسته ناپایدار برخورد می‌کند، می‌تواند
منجر به مدل‌های جدیدی برای هسته اتمی شود. با این مدل‌ها درک محققان نسبت به هسته‌های
پایدار و ناپایدار بیشتر می‌گردد. ماسانوری واکاسوگی راهبرد جدیدی برای رسیدن به
این هدف ارائه کرده‌اند.

این گروه تحقیقاتی راهبردی به‌نام طیف سنجی فعال را ارائه کردند که با آن می‌توان
تمام مولکول‌ها از جمله مولکول‌های پایدار و ناپایدار را شناسایی کرد و ویژگی‌های
آنها را مورد بررسی قرار داد.

در این روش از میکروسکوپ STM استفاده می‌شود، نوک میکروسکوپ دقیقا بالا مولکول مورد
نظر قرار می‌گیرد و الکترونی به آن اعمال می‌کند. با این کار مولکول شروع به حرکت
در یک جهت مشخص و کنترل شده می‌کند. آنها با این کار کلمه STM را نوشتند ( رجوع به
تصویر). برای نوشتن این حروف، آنها نوک میکروسکوپ را بالای یک مولکول برده و آن را
وادار می‌کنند تا در جهت مورد نظر حرکت کند. این کار بدون اطلاع از طبیعت مولکول و
برهمکنش میان الکترون و مولکول امکان پذیر نیست.

نتایج آزمایشات آنها نشان می‌دهد که می‌توان با این روش اتم‌های هیدروژن منفرد را
از مولکول‌های آب جدا کرد. با این کار می‌توان فناوری‌های تولید هیدروژن به‌عنوان
سوخت را توسعه داد و مصرف انرژی را به‌حداقل رساند. در حوزه فتوکاتالیست‌ها نیز این
روش کاربرد دارد برای مثال در مورد خواص کاتالیستی اکسید تیتانیوم، محققان معتقد
بودند که واکنش کاتالیستی روی این ماده در نواحی رخ می‌دهد که اکسیژن وجود ندارد.
تحقیقات انجام شده با این روش و استفاده از نوک میکروسکوپ STM نشان داد که این
عقیده صحت دارد و واکنش‌ها در نواحی که اکسیژن نیست اتفاق می‌افتد.