原子力顯微術(shù)用于單分子結(jié)構(gòu)分析

美國國際商用機(jī)器公司(IBM)的科學(xué)家首次拍到單個(gè)分子的清晰照片，同時(shí)可看見把分子結(jié)構(gòu)緊密連在一起的原子鍵。

美國國際商用機(jī)器公司設(shè)在瑞士蘇黎世的研究實(shí)驗(yàn)室用一種名為“非接觸式原子力顯微術(shù)”的技術(shù)探索一個(gè)分子的內(nèi)部情況，把分子和原子的研究推向最小。

這項(xiàng)研究可能對(duì)石墨烯設(shè)備的研究具有重要意義。石墨烯是人類已知密度最大的物質(zhì)，而石墨烯設(shè)備可有助于徹底改變無線寬帶通信和電子顯示屏。

一個(gè)石墨烯分子顯示出不同長度的原子鍵。這是科學(xué)家首次在“相機(jī)”下看到一個(gè)分子的組成。

原子力顯微術(shù)(AFM)的使用原理是讓一個(gè)分子扮演“留聲機(jī)”一樣的角色，在目標(biāo)分子的表面上進(jìn)行“刻畫”，獲得殼層的變化和律動(dòng)。這根“唱針”是一個(gè)一氧化碳分子。顧名思義，它有一個(gè)碳和一個(gè)氧原子。

這種精密測量需要科學(xué)家穩(wěn)若盤石，杜絕任何來自實(shí)驗(yàn)室或周邊環(huán)境的振動(dòng)。即使室內(nèi)溫度的輕微變化，也會(huì)使分子擺動(dòng)。為把破壞降低到最小程度，實(shí)驗(yàn)區(qū)的溫度被降到零下268攝氏度。

這些照片展示了分子的最小結(jié)構(gòu)。較暗區(qū)域代表原子的密集部分，明亮區(qū)域代表最輕部分。拍攝分子結(jié)構(gòu)很可能有助于揭示大量真相和促進(jìn)這一技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)在，這些照片已展示出新的細(xì)節(jié)信息，例如分子中心附近的原子鍵要比分子邊緣的原子鍵短等。

科學(xué)家用相同技術(shù)拍攝一個(gè)石墨烯分子的內(nèi)部情況。這次展示了不規(guī)則的內(nèi)部機(jī)構(gòu)。

美國國際商用機(jī)器公司的這個(gè)科研小組2009年拍到并五苯分子的第一張模糊照片，但他們用最新技術(shù)拍到更為清晰的分子結(jié)構(gòu)照片。研究報(bào)告第一作者利奧-格羅斯說：“在并五苯的個(gè)案中，我們看到原子鍵，卻不能真正區(qū)分它們，或看不清不同原子鍵的不同特點(diǎn)?，F(xiàn)在我們通過新技術(shù)證明我們可看到不同原子鍵的不同物理性質(zhì)。這真令人興奮。”

這個(gè)科研小組現(xiàn)在計(jì)劃拍攝其他分子結(jié)構(gòu)的特寫照片，幫助分類不同形狀。他們還考慮把不同分子用作“相機(jī)”，以便觀察記錄質(zhì)量間有何不同。