Már molekulán belüli hatások is vizsgálhatóak mikroszkóppal

A szén-monoxid felhasználásával vizsgálnak molekulákat a Kalifornia Egyetem kutatói.

Egy pásztázó alagútmikroszkóp segítségével a kutatók szkennerként és transzduktorként használták a szén-monoxidot, hogy a mintájukat megvizsgálják és képeket készítsenek róla, mindezzel eddig példátlan mennyiségű adatot tudtak begyűjteni a vizsgált minták struktúrájáról, kötéseiről és elektromos mezejéről.

“Ennek a technikának a felhasználásával szubmolekuláris térfelbontásban tudjuk feltérképezni egy molekulán belüli kémiai információkat,” mondta V. Ara Apkarian, az egyetem kémia professzora és a tanulmány rangidős szerzője. “Lenyűgöző a képesség, amivel betekintést kapunk az összes anyag alapegységeinek belső működésébe,”

Hogy ezt elérjék a kutatók egy szén-monoxid molekulát helyeztek a mikroszkóp csövében lévő éles ezüst tű végére. Ezt a véget lézerrel bombázták és a szén-monoxid rezgésének frekvenciáját az úgynevezett Raman hatással követték nyomon, ami a fény színváltozását eredményezi.

Ez a hatás igen gyenge, viszont a mikroszkóp ezt nagyságrendekkel fel tudja nagyítani. Ez lehetővé teszi, hogy kis változásokat is érzékeljenek, ahogy a szén-monoxid megközelíti a vizsgált molekulát. Ezekkel a változásokkal feltérképezhető a molekulák alakja és jellemzői a molekulában lévő elektromos töltés változásából.

A kutatók a technológia demonstrálásához az emberi vérben található fémporfirineket, illetve a növényekben található klorofillt vizsgálták.

Az elkészített képek eddig példátlan pontossággal nyújtanak adatokat a két vizsgált vegyület töltéséről intramolekuláris polarizációjáról, hely fotokonduktivitásáról, hidrogén kötési erősségéről és felületi elektronsűrűségéről.

A szakértők szerint a technológia által biztosított legnagyobb előrelépés, hogy mostantól már a molekulákon belüli elektromos mezők is kimutathatóak és mérhetőek, amire eddig nem volt mód. Ezen felül a módszer abban is segíthet, hogy a különböző molekulák térbeli felépítését is igazolja, amire jelenleg csak elméleti módszerek állnak rendelkezésre.

Amíg a kutatók szerint a technológia főleg a tudomány alapkérdéseinek feszegetésében segít leginkább, addig a közeljövőben praktikus felhasználási területe is lehet az atom/molekula vékonyságú elektromos rendszerek terén – például a mikrochip gyártóknak kedvezhet.

Forrás: advances.sciencemag.org