دانشمندان IBM برای اولین بار با استفاده از تکنیکی بنام میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) غیرتماسی موفق به تفکیک پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های منفرد شدند.
اولین مشاهده پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های منفرد
دانشمندان IBM برای اولین بار با استفاده از تکنیکی بنام میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) غیرتماسی موفق به تفکیک پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های منفرد شدند.
این نتایج منجر به استفاده از مولکول‌ها و اتم‌ها در کوچک‌ترین مقیاس‌ها شده و می‌تواند در مطالعه افزاره‌های گرافنی، که هم‌اکنون از لحاظ صنعتی و دانشگاهی برای کاربرد در مخابرات بی‌سیم با پهنای باند بالا و نمایشگرهای الکترونیکی تحت بررسی هستند، مهم باشد.
لئو گراس، دانشمندی از IBM، گفت: «ما دو مکانیسم کنتراست مختلف برای تمایز پیوندها یافتیم. اولی براساس اختلاف‌های کوچک نیروی اندازه‌گیری شده در پیوندها است. ما انتظار این نوع کنتراست را داشتیم، ولی تفکیک آن یک چالش بود. مکانیسم تباین دوم خیلی جالب بود: پیوندها در اندازه‌گیری‌های AFM با طول‌های متفاوت ظاهر شدند. با کمک محاسبات بدون پیش فرض فهمیدیم که علت این کنتراست، نوسان مولکول مونوکسید کربن در نوک است.»
این دانشمندان IBM ترتیب پیوندی و طول پیوندهای کربن-کربن منفرد در C60، که به خاطر شباهتش به توپ فوتبال به باکی‌بال معروف است، و دو هیدروکربن آروماتیک چندحلقه‌ای تخت (PAHs)، که شبیه به پولک‌های گرافنی است، را تصویربرداری کردند. PAHs در مرکز CIQUS و مرکز CNRS سنتز شدند.
تصویر یک مولکول نانوگرافنی که نشانگر پیوندهای کربن-کربن با طول و ترتیب پیوندی مختلف است و با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی غیرتماسی مجهز به نوک عامل‌دار مونوکسید کربنی گرفته شده است.
طول و قدرت پیوندهای منفرد اتم‌های کربن در چنین مولکول‌هایی دارای تفاوت‌های ریز هستند. تمام خواص مهم اپتیکی، الکترونیکی، و شیمیایی این مولکول‌ها از این تفاوت‌های پیوندی در این سیستم‌های پلی‌آروماتیکی سرچشمه می‌گیرند. برای اولین بار، این تفاوت‌ها در مولکول‌ها و پیوندهای منفرد آشکارسازی شدند. اینکار می‌تواند فهم بنیادی ما را از مولکول‌های منفرد افزایش دهد، که برای پژوهش افزاره‌های الکترونیکی بدیع، سلول‌های خورشیدی آلی، و دیودهای نورگسیل آلی (OLEDs) مهم است. بویژه می‌توان رفتار پیوندها در اطراف نقایص گرافن و نیز تغییر پیوندها در واکنش‌های شیمیایی و حالت‌های برانگیخته را مطالعه کرد.
این دانشمندان IBM از یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با نوکی که منتهی به یک مولکول مونواکسیدکربن (CO) است، استفاده کردند. این نوک با دامنه کوچک روی نمونه نوسان می‌کند تا نیروهای بین نوک و نمونه، مثلا یک مولکول، را اندازه‌گیری کرده و تصویر را خلق کند. انتهای مونواکسیدکربن نوک به‌صورت یک ذره‌بین قدرتمند برای ترسیم ساختار اتمی مولکول عمل می‌کند. این کار، تمایز بین پیوندهای منفردی که فقط ۳ پیکومتر (تقریبا یک صدهزارم قطر اتم) با هم تفاوت دارند را ممکن می‌سازد.
این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.
