Учёные сфотографировали "скелет" молекулы

   Исследователями IBM в Цюрихе, Швейцария, впервые было получено 3D-изображение отдельной молекулы. С помощью силового атомного микроскопа ученые создали "силовую карту" пентацена (C₂₂H₁₄), органической молекулы длиной 1.4нм. По словам исследователей, использованная методика аналогична методике получения рентгеновских снимков костей в человеческом теле сквозь плоть. В данном случае ученые просветили электронное облако и увидели "атомный позвоночник" молекулы.

   Для создания образа силовой атомный микроскоп использует металлическую иглу с острым кончиком, с помощью которой измеряются микросилы между крошечной иглой и молекулой пентацена. Пентацен является продолговатой молекулой, состоящей из 22 атомов углерода и 14 атомов водорода, причём атомы углерода расположены на расстоянии 0.14нм друг от друга. На изображении достаточно чётко видны пять гексагональных колец из атомов углерода, а также положение атомов водорода. Хотя исследователи и ранее получали изображение отдельных атомов, "съёмка" молекул затруднена из-за их хрупкости. Если использовать, например, электронную микроскопию, при которой объект съёмки обстреливается электронами, то электронная бомбардировка изменяет взаимное расположение атомов в молекуле.

   Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи IBM во главе с Лео Гроссом (Leo Gross) изменили технику получения изображения силовым атомным микроскопом. Для измерения использовалась молекула окиси углерода, расположенная на 0.4мм выше объекта съёмки. При этом сила ван-дер-Ваальса пыталась притянуть обе молекулы друг к другу, а электроны обеих молекул отталкивались. Измеряя силу отталкивания острия в каждой точке, исследователи смогли построить силовую карту молекулы. Для достижения более чёткой картины сбор данных проводился в течение 20 часов в условиях сверхвысокого вакуума при очень низких температурах (5° Кельвина).

   По мнению специалистов IBM, разработки в этом направлении могут повлиять на дальнейшее развитие нанотехнологий и на более осмысленное использование свойств молекул и атомов в различных устройствах. Созданная технология зондирования молекул может помочь в создании более мощных компьютеров, компоненты которых создаются из точно позиционированных атомов и молекул. Кроме того, она поможет на молекулярном уровне проникнуть в суть многих явлений, таких как действие катализаторов в реакциях, а также поможет понять изменение геометрии молекул при изменениях заряда. "Эти достижения откроют новые возможности для исследований зарядов, передающихся через молекулы или молекулярные сети", ─ заявили инженеры IBM. ─ "Понимание распределения заряда в атомном масштабе необходимо для создания более миниатюрных, быстрых и энергоэффективных вычислительных компонентов, чем современные процессоры и чипы памяти".