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原子力显微术用于单分子结构分析

新浪科技?? 2012年09月18日 ?? 收藏0
美国国际商用机器公司(IBM)的科学家首次拍到单个分子的清晰照片,同时可看见把分子结构紧密连在一起的原子键。

美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世的研究实验室用一种名为“非接触式原子力显微术”的技术探索一个分子的内部情况,把分子和原子的研究推向最小。

这项研究可能对石墨烯设备的研究具有重要意义。石墨烯是人类已知密度最大的物质,而石墨烯设备可有助于彻底改变无线宽带通信和电子显示屏。

一个石墨烯分子显示出不同长度的原子键。这是科学家首次在“相机”下看到一个分子的组成。
一个石墨烯分子显示出不同长度的原子键。这是科学家首次在“相机”下看到一个分子的组成。

原子力显微术(AFM)的使用原理是让一个分子扮演“留声机”一样的角色,在目标分子的表面上进行“刻画”,获得壳层的变化和律动。这根“唱针”是一个一氧化碳分子。顾名思义,它有一个碳和一个氧原子。

这种精密测量需要科学家稳若盘石,杜绝任何来自实验室或周边环境的振动。即使室内温度的轻微变化,也会使分子摆动。为把破坏降低到最小程度,实验区的温度被降到零下268摄氏度。

科学家格罗斯博士正为拍摄分子特写照片进行准备.
科学家格罗斯博士正为拍摄分子特写照片进行准备.

这些照片展示了分子的最小结构。较暗区域代表原子的密集部分,明亮区域代表最轻部分。拍摄分子结构很可能有助于揭示大量真相和促进这一技术领域的实际应用。现在,这些照片已展示出新的细节信息,例如分子中心附近的原子键要比分子边缘的原子键短等。

科学家用相同技术拍摄一个石墨烯分子的内部情况。这次展示了不规则的内部机构。
科学家用相同技术拍摄一个石墨烯分子的内部情况。这次展示了不规则的内部机构。

美国国际商用机器公司的这个科研小组2009年拍到并五苯分子的第一张模糊照片,但他们用最新技术拍到更为清晰的分子结构照片。研究报告第一作者利奥-格罗斯说:“在并五苯的个案中,我们看到原子键,却不能真正区分它们,或看不清不同原子键的不同特点。现在我们通过新技术证明我们可看到不同原子键的不同物理性质。这真令人兴奋。”

这个科研小组现在计划拍摄其他分子结构的特写照片,帮助分类不同形状。他们还考虑把不同分子用作“相机”,以便观察记录质量间有何不同。(孝文)

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原子力显微术? AFM? 分子结构? 石墨烯设备?

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