دانشمندان IBM برای اولین بار قادر به اندازه‌گیری توزیع بار در یک مولکول منفرد شده‌اند. این نتیجه منجر به دیدگاه‌های علمی بنیادی در زمینه سویچینگ تک‌مولکولی و اطلاعات پیوندی بین اتم‌ها و مولکول‌ها خواهد شد. این تکنیک همچنین امکان تصویربرداری از توزیع بار در ساختارهای مولکولی عملکردی را فراهم می‌کند که برای کاربردهای آینده از قبیل تبدیل نوری خورشیدی، ذخیره انرژی و افزاره‌های محاسباتی مقیاس مولکولی، نوید بزرگی خواهد بود.
تصویربرداری از توزیع بار در یک مولکول منفرد
| دانشمندان IBM برای اولین بار قادر به اندازه‌گیری توزیع بار در یک مولکول منفرد شده‌اند. این نتیجه منجر به دیدگاه‌های علمی بنیادی در زمینه سویچینگ تک‌مولکولی و اطلاعات پیوندی بین اتم‌ها و مولکول‌ها خواهد شد. این تکنیک همچنین امکان تصویربرداری از توزیع بار در ساختارهای مولکولی عملکردی را فراهم می‌کند که برای کاربردهای آینده از قبیل تبدیل نوری خورشیدی، ذخیره انرژی و افزاره‌های محاسباتی مقیاس مولکولی، نوید بزرگی خواهد بود. |
|
|
شمایی از اصول اندازه‌گیری. در هر نقطه، جابجایی فرکانس در نوک این میکروسکوپ بعنوان تابعی از ولتاژ بایس نمونه ضبط می‌شود (در شکل کوچک، مدارهای قرمز). حداکثر مقدار در نمودار سهمی‌شکل (در شکل کوچک، خط سیاه ممتد) نشان‌دهنده سیگنال KSPM V* برای آن نقطه است. |
| فابین موهن و همکارانش در IBM بخاطر تحقیقات میکروسکوپ کاوشگر پیمایشگرشان شناخته شده هستند. آنها تاکنون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) را برای مشاهده همه اتم‌ها در یک مولکول و اندازه‌گیری بار روی اتم‌های منفرد استفاده کرده‌اند و میکروسکوپ تونل‌زن پیمایشگر را نیز برای دیدن اربیتال‌های مولکولی بکار برده‌اند. اکنون آنها سومین مد همان میکروسکوپ – میکروسکوپ کاوشگر پیمایشگر کلوین (KSPM) – را برای تصویربرداری از توزیع بار در یک مولکول آلی منفرد (نفتالوسیانین) استفاده کرده‌اند. |
|
|
بازوهای باردار شده منفی و مثبت نفتالوسیانین X شکل (سمت راست) را می‌توان به روشنی دید و با تصویر توزیع بار تئوری (سمت چپ) مقایسه کرد. |
|
نوک این میکروسکوپ به یک دیاپازون بسیار کوچک که با سرعت‌های مختلفی نوسان می‌کند، متصل می‌شود. موقعی که این نوک به یک مولکول نزدیک می‌شود، بواسطه تحت تاثیر قرار گرفتن نیروی این دو، فرکانس این نوسان‌ها اندکی تغییر می‌کند. در AFM، این تغییرات در صدها نقطه در عرض مولکول اندازه‌گیری می‌شوند و تبدیل به یک تصویر می‌شوند. موهن توضیح می‌دهد که در KSPM نیز این نیرو اندازه‌گیری می‌شود اما بعنوان تابعی از ولتاژ. یک ولتاژ بین نوک و مولکول نفتالوسیانین رسانا اعمال می‌شود. این محققان در نفتالوسیانین X شکل بعنوان مولکول مورد بررسی انتخاب شده، زیرا موقع اعمال این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature |
