Атомно-силовая микроскопия

    image

    В 2009 году компания IBM уже совершила определенный прорыв в области микроскопии поверхностей с разработкой техники бесконтактной атомно-силовой микроскопии (по-английски данный метод называется AFM — про него можно прочитать в Википедии, главное не путать ), добившись контроля над единичными атомами в составе простых молекул. В «голубом гиганте» продолжали опыты по данной линии исследований до сегодняшнего дня и вот, наконец, появились очередные результаты работы — в рамках большой команды, объединяющей не только спецов компании, но и ученых из европейских университетов, удалось улучшить существующую методику, модифицировав ее до KPFM — силовой микроскопии зонда Кельвина. Эта методика позволяет запечатлеть движение и распределение заряда внутри молекулы, не нарушая ее структуру.

    Команда, базирующаяся в Цюрихе, состоит из исследователей Королевского химического общества (RSC), исследователей университета Уорвика и, конечно, ученых в составе IBM, смогла получить достаточно четкие снимки синтетической молекулы Олимпицены (Olympicene, названная так в честь пяти колец символа Олимпийских игр). Исследователи смогли получить не только снимки отдельных атомов водорода, но и манипулировать ими. Команда подготовила видео, объясняющее весь процесс целиком:



    «В то время, как метод AFM-сканирования, показанный IBM в прошлом, показал способность делать „снимки“ отдельных атомов в составе молекул (и отдельно, как было показано в ролике выше — буквы IBM составленные из отдельных атомов ксенона), нынешнее исследование доказало более широкое применение технологии» — говорит исследователь из команды IBM Research Zurich Лео Гросс (Leo Gross).

    Уникальность разработанной IBM AFM-методики сканирования заключается в том, что она может делать снимки атомов и молекул без необходимости собирать молекулы кристаллической формы, что было первым препятствием на пути сканирования высокой четкости. Но, что даже более важно, командой была продемонстрирована возможность AFM-сканера вызывать определенные реакции, такие как формирование грани молекулы или экстрактирование отдельного атома из состава молекулы.

    Лучше всего это видно именно на примере молекулы Олимпицены, созданной, по-большому счету, специально для того чтобы продемонстрировать возможности KPFM. На фотографии в самом начале поста отчетливо видно соединительные связи между атомами внутри молекулы — особенно в том месте, где два атома водорода присоединяются к синтетической молекулы. На другом снимке видно, что это же место уже не является подсвеченным — как раз по той причине, что один из атомов водорода был «убран» из молекулы, создав то, что назвали радикалом Олимпицены.

    И хотя Лео Гросс не сомневается в том, что съемка и манипуляции единственным атомом водорода, в общем-то, показывают лимиты применения методики (нет возможность оперировать в масштабе, меньшем атомарного), есть еще множество параметров «размера», которые было бы интересно исследовать: «Мы хотим вблизи посмотреть на такие вещи, как адсорбция, соединение внутри молекулы и параметры соединения, позиции, дистанции между атомами». Именно эти параметры, как правило, определяют свойства конечного вещества, синтезируемого из синтетических или измененных молекул.

    Естественно, у этого исследования есть и далекоидущие перспективы, которые видят все ученые и исследователи, входящую в группу: «Мы хотим использовать новую технику для того чтобы изучить распределение и разделение заряда внутри молекулы, особенно для органических световых ячеек, где разделение заряда является ключевым моментом, а так же для молекулярной электроники — например, одно-молекульных устройств (таких, как например LED-элементы), где функциональность несет лишь один электрон. Использование совмещенных техник AFM и KPFM дает нам огромные возможности для исследования именно одно-электронных устройств».
    IBM
    127,62
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 11

      +1
      > у этого исследования есть и далекоидущие перспективы, которые видят все ученые и исследователи, входящую в группу

      Уже ожидал почитать о какой-нибудь телепортации и нанотехнологиях :)
        +1
        То есть возможность перемещать атомы внутри молекулы вы не считаете удивительным и нанотехнологией это не является?
          0
          В области науки — конечно это классная штука, однако меня, как и 99.99999% населения, интересует больше практическое воплощение передовых научных достижений.
            0
            Ну подождите немного, не все так скоро.
              0
              Да вы с одного из таких воплощений пишете сюда комментарий, через десятки аналогичных :) Практически всё, задействованное при этом, являлось результатом подобных исследований лет 10-15 назад, начиная с OLED-экранов смартфонов, продолжая обработкой данных на чрезвычайно маленьких транзисторах процессоров, передавалось по оптике с использованием таких свойств лазеров, которые недавно и представить было сложно, и в конце-концов записывалось на диски с плотностью, которая десять лет назад была достижима в единичных лабораториях :)
          0
          Во всём этом тексте вы забыли упомянуть, что данные манипуляции атомами происходят при температурах порядка 3 Кельвин и давлении 10^-11 бар.
          И насчёт «подождите немного» очень сомневаюсь. Данные труды встречались в 1996 году, в 2002 году, а АСМ микроскопия и, в частности, метод Кельвина используется нами в конкретно нашем приборе уже 5 лет, и даёт неплохие результаты.
            0
            «Kelvin probe force microscopy (KPFM), also known as surface potential microscopy, is a noncontact variant of atomic force microscopy (AFM) that was invented in 1991» — википедия. Не сходится в Вашим упоминанием о 2009 годе.
              0
              Есть разница между «изобретением» чего-либо и практическими успехами в применении того, или иного, метода.
            0
            С удовльствием сходил бы на квантовую фотовыставку посмотреть на молекулы или сделал бы футболку с фотографией своей ДНК (ну, или части её).
              0
              Вы напрасно приписали данные заслуги буржуям. В приборах, поставляемых из России, типа Наноэдюкатор от компании НТМ-ДТ, а еще лучше в приборе SMM-2000 лаборатории завода «Протон-МИЭТ» данный метод используется уже лет 7-8. Не могу на 100% ручаться про наноэдюкатор, но про СММ-2000 отзывы крайне замечательные.
              Я не по наслышке знаю про данный метод перетаскивания атомов. Он не был «предсказан». Он был открыт случайным образом, когда заметили, что можно атомы таскать кантилеверами и прочими зондами, типа СТМ-иглы. Поэтому между практическим успехом и изобретением в данном конкретном вопросе разницы нет никакой.
                0
                Это интересная информация, если бы у меня было больше данных и более глубокое понимание вопроса, я бы внес эти данные в материал.

                Не судите строго.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое