Изображение топографии молекулы

Руслан Темиров вместе со своей командой в J?lich Research Center (Германия) получили изображение топографии органической молекулы с помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Известно, что СТМ - один из самых прецизионных методов исследования атомарной структуры поверхности материалов. Однако, до настоящего времени с высоким разрешением были получены изображения, в основном, атомарно - гладких однородных поверхностей. В данной работе было получено СТМ-изображение сложной органической молекулы.
Отличительной особенностью является то, что на кончик зонда помещается молекула водорода. Новый ип микроскопии был назван "сканирующая туннельная водородная микроскопия" (СТВМ). Сами органические молекулы были нанесены тонкой пленкой на металлическую подложку. Пока нет объяснения, какие именно взаимодействия "формируют" сигнал, но установлено, что контрастные линии соответствуют химическим связям между атомами. Для решения этой проблемы ученые провели подобные эксперименты с молекулой дейтерия и тяжелым изотопом водорода. Результирующее изображение было аналогичным. В то же время, было отмечено, что при приближении к поверхности проводимость увеличивается очень медленно, в отличие от обычного СТМ, где она растет экспоненциально; а в определенный момент и вовсе уменьшается. Именно в этом диапазоне и было получено изображение с высоким разрешением.
Исследователи объясняют это принципом Паули, который гласит что два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии в одном месте и в одно время. Соответственно как только начинают взаимодействовать орбитали молекулы водорода на зонде и орбитали молекул поверхности, так электронное состояние молекулы водорода начинает претерпевать изменения, что вызывает и изменения проводимости "через зонд".

Оригинал статьи:
Imaging Pauli Repulsion in Scanning Tunneling Microscopy
C. Weiss, C. Wagner, C. Kleimann, M. Rohlfing, F. S. Tautz, and R. Temirov
Phys. Rev. Lett. 105, 086103
(issue of 20 August 2010)

Другие статьи из раздела

Безуглов В. В., «На пути к информационной медицине или как создавать «правильные» лекарства»

«На пути к информационной медицине или как создавать «правильные» лекарства» – под таким названием 27 мая 2013 г. состоялось деcятое заседание Междисциплинарного семинара МГУ «На стыке наук и идей», которое провел Владимир Виленович Безуглов – д.х.н., профессор Биофака МГУ, зав. лабораторией оксилипинов Института биоорганической химии РАН.


Как выжить в пустыне?

... беда! Поможет физика… или химия, придется, правда, подождать. Технология следующая: находим чистый полиэтилен, емкость для воды и грузики. Вкапываемся в землю на полметра, дно углубляем для контейнера. Ямку сверху затягиваем полиэтиленом, а грузиками...


Сколько «Я» существует в человеке?

... потеряет свои краски, если мы все переведем на язык математики, физики и химии? Нет, пусть для равновесия всегда будут и физики, и лирики.Вернемся к предмету нашего разговора. Тебя неожиданно накрыла чудесная теплая волна – Любовь. Все в розовом цвете...