تصوير حيرت‌انگيزي از کوچک‌ترين پنج حلقه‌اي ممکن

[fr.chemi3t]

با توجه به برگزاری المپیک 2012 لندن و نشان پنج حلقه‌ای المپیک، گروهی از دانشمندان انجمن سلطنتی شیمی، دانشگاه وارویک و پژوهش IBM زوریخ، تصویر حیرت‌انگیزی از کوچک‌ترین ساختار پنج حلقه‌ای ممکن بدست آورده‌اند. در این کار گروهی دانشمندن مذکور با استفاده از ترکیب شیمی سنتزی هوشمند با جدید‌ترین تکنیک‌های تصویربرداری، چنین تصویری از یک مولکول واحد خلق کرده‌اند.

تصویر صاف شده لاپلاسی AFM از نشان المپیک. خط سیاه متناظر با نیم نانومتر است.

ایده ایجاد یک ساختار مولکولی با سه حلقه شش‌گوشی در بالا و دوتای دیگر در پایین، توسط پروفسور گراهام ریچارد، عضو شورای انجمن سلطنتی شیمی، مطرح شد. دکتر دیوید فاکس و آنیش میستری، شیمیدانانی از دانشگاه وارویک، از شیمی آلی سنتزی هوشمند (یک جعبه ابزار مدرن جهت طراحی مولکولی) برای ساخت نشان المپیک استفاده کردند.

دکتر فاکس گفت: «درکنار چالش علمی موجود در خلق یک نشان المپیک در آزمایشگاه، دلایل عملی جدی هم برای کار با چنین مولکولی وجود دارد. این ترکیب به گرافیت تک لایه، که به گرافن معروف است، مربوط می‌شود و یکی از چند ترکیبی است که خواص نوری و الکترونیکی جالب بالقوه‌ای دارند. برای مثال این نوع مولکول‌ها می‌توانند پتانسیل زیادی برای نسل بعدی سلول‌های خورشیدی و منابع نوری فناوری- پیشرفته مانند LEDها داشته باشند.»

اولین نیم نگاه به این ساختار مولکولی توسط دکتر جووانی کوستانتینی و بین موریتون در دانشگاه وارویک با استفاده از میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی بدست آمد. با اینحال برای بررسی آناتومی ترازهای اتمی به یک تکنیک با قدرت وضوح بالاتر نیاز است. برای ایجاد یک تصویر واضح از این نشان المپیک، گروه فیزیک سیستم‌های نانومقیاس در پژوهش IBM زوریخ در سوئیس، ساختار شیمیایی این نشان المپیک را با یک وضوح بی‌سابقه با استفاده از تکنیک میکروسکوپ نیروی اتمی غیرتماسی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

دانشمندان IBM با استفاده از این تکنیک از یک مولکول المپیکی واحد با پهنای فقط یک و دو دهم نانومتر تصویربرداری کردند. دکتر لئو گراس، دانشمندان IBM، توضیح می‌دهد: «کلید وضوح اتمی داشتن یک نوک تیز با ابعاد اتمی و نیز پایداری بسیار بالای سیستم است. ما این نوک تیز را با برداشتن انتخابی اتم‌ها و مولکول‌های واحد مهیا کرده و نشان دادیم که این جلوترین اتم یا مولکول است که تباین و وضوح اندازه‌گیری‌های AFM را کنترل می‌کند.» این پژوهشگران IBM تکنیک تصویربرداری خود را برای اولین بار در سال 2009 در مجله‌ی Science شرح داده‌اند.