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

Какую «незамерзайку» выбрать?

... минус – появится головная боль после проникновения паров в салон автомобиля. А вот дорогая химия будет иметь отвратительный запах и не выдержит заявленных на этикетке морозов.Так как же выбрать наименее вредную и качественную незамерзающую жидкость?Как...


Микромир углеродных частиц

Добро пожаловать туда, куда не только нога человека не ступала, но и вообще мало что может «ступить» или поместиться... это даже разглядеть не удастся невооруженным глазом. Добро пожаловать в мир с размерами «микро» и «нано», с которым мы работаем у нас в лаборатории!


Ангарский завод полимеров отметил 35-летний юбилей

Российское предприятие ОАО «Ангарский завод полимеров», производитель широкого ассортимента полимерных материалов, в 2009 году отметил 35-летний юбилей. Завод возник на базе действующего цеха по производству полистирола и установки по очистке...