Электрические заряды в молекуле: теперь на фото

Ученым удалось "сфотографировать" распределение зарядов в отдельной молекуле. "Портрет" подтвердил наши теоретические представления. В будущем подобные технологии позволят узнать много нового о процессах передачи заряда, что поможет при создании устройств, работающих в молекулярных масштабах.

Детали эксперимента были опубликованы в Nature Nanotechnology. Его авторы - группа ученых из Цюрихского центра IBM. Они занимаются изучением мира в масштабах атомов и молекул и имеют на своем "счету" уже несколько успешных разработок: первую фотографию отдельной молекулы и измерение заряда отдельных атомов.

Распределение заряда в молекуле нафталоцианина. Вверху - "фотография", внизу - предсказание теории. Налицо большое сходство

Для того чтобы увидеть распределение зарядов внутри молекулы, ученые воспользовались методом зонда Кельвина (Kelvin probe microscopy), предложенным еще в 90-х годах прошлого века. У подобного микроскопа есть колеблющийся электрически заряженный датчик, который проходит на очень маленьком расстоянии от исследуемой поверхности (в данном случае - молекулы). В зависимости от заряда, находящегося под датчиком в данный момент, частота колебаний несколько меняется, что и позволяет измерить заряд с очень высокой точностью. Хотя метод не нов, добиться столь высокого разрешения, чтобы увидеть заряды в отдельной молекуле, удалось пока только группе IBM.

Исследованию подверглась молекула нафталоцианин - потенциальный кандидат на роль молекулярного элемента памяти (что и объясняет интерес компьютерного гиганта к подобным разработкам). У этой молекулы имеются два устойчивых состояния, отличающиеся распределением заряда. Воздействуя на нее небольшим напряжением, ученые могут переключать эти состояния, что и удалось сфотографировать.

Отметим, что перенос крошечных зарядов - в масштабах отдельных электронов - активно происходит и во всех биологических системах. На нем основан процесс фотосинтеза и многие другие энергетические процессы в живых клетках.

Читайте на CNews
Современное биооружие: в расчете на третью мировую
Лазерный радар адаптируют под космос
Тест на рак: просто дыхните в трубку