html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Атом кислорода на медной иголке увеличил точность атомно-силового микроскопа


Изображение молекул фуллерена на медной подложке, полученное с помощью предложенного метода. В правом верхнем углу представлено схематическое изображение атомной структуры кончика сканирующей иголки

H. Mönig et al./ Nature Nanotechnology, 2018

Химики увеличили точность измерения химической структуры органических молекул с помощью атомно-силовой микроскопии, доведя ее до сотых долей нанометра. Добиться этого удалось за счет присоединения к кончику сканирующей медной иголки микроскопа единственного атома кислорода. Оказалось, что с помощью такого зонда можно не только определять длины химических связей в органических соединениях, но и измерять силы, возникающие между отдельными молекулами, пишут ученые в статье Nature Nanotecnology.

Количественное изучение химической структуры органических молекул с помощью микроскопических методов — довольно непростая задача. Одним из наиболее эффективных инструментов для этого на сегодняшний день служит атомно-силовая микроскопия, которая не только дает возможность изучать внутреннюю химическую структуру молекул, но и позволяет измерять силы, возникающие в сложных химических системах. Для этого в микроскопе используется специальный зонд — иголка, которая двигается вдоль изучаемой поверхности и измеряет силу, с которой действует на нее исследуемое вещество. Обычно эта иголка сделана из металла, и чтобы проведению измерений не мешали никакие побочные взаимодействия и возможные химические реакции, к ее кончику приходится присоединять дополнительную инертную молекулу (обычно это или ксенон, или угарный газ). Тем не менее, из-за слабой связи между инертной молекулой и металлом даже такой способ не позволяет проводить достаточно точные измерения и приводит к возникновению погрешностей.

Группа химиков под руководством Гарри Мёнига (Harry Mönig) из Мюнстерского университета предложила исследовать химическую структуру органических соединений с помощью медной иголки, к острию которой присоединен единственный атом кислорода. В отличие от молекул ксенона или угарного газа, атом кислорода связан с остальным материалом иголки прочной ковалентной связью, и при этом позволяет подавить возможное химическое взаимодействие между медью и исследуемым веществом.

С помощью такого зонда химики изучили структуру нескольких органических соединений, нанесенных на различные металлические подложки: в частности, структуры фуллерена C60, бис-парапиридилацетилена и перилен-тетракарбоксильного ангидрида. Ученые отмечают, что использованный ими зонд позволил заметно повысить разрешение метода: например, длины углерод-углеродных связей в молекуле фуллерена удалось измерить с точностью до 0,012 нанометра. При этом численный расчет методом теории функционала плотности подтвердил, что эти измерения лишены систематической ошибки, которая была свойственна аналогичным измерениям с использованием зондов предыдущего поколения.

Кроме того, с помощью исследования монослоев из ароматических молекул, нанесенных на металлические подложки, авторы работы измерили силы, действующие между отдельными молекулами, а также, например, изучили структуру трехцентровой связи, которая может возникать при взаимодействии между двумя атомами азота и атомом золота.

Изображения монослоя из молекул перилен-тетракарбоксильного ангидрида, нанесенного на серебряную подложку. Изображения получены с помощью атомно-силовой микроскопии с новым типом зонда. Справа приведена химическая структура молекулы и схема возникающих межмолекулярных связей

H. Mönig et al./ Nature Nanotechnology, 2018

Исследователи отмечают, что предложенная ими конфигурация атомно-силовой микроскопии уже в ближайшем будущем поможет при разработке новых наноструктурированных материалов. Поскольку этот подход позволяет проводить комплексный анализ различных аспектов химической структуры органических материалов: химической связи внутри молекул, взаимодействия молекул с подложкой и между собой, принципов упорядочивания в многомолекулярных системах, — и при этом избегать систематических ошибок, то его можно также использовать и для других целей, например при исследовании механизмов гетерогенных химических реакций, протекающих с участием материала подложки.

Атомно-силовая микроскопия — не единственный метод, который можно использовать для достаточно точного измерения сил, возникающих между отдельными атомами или внутри кристаллических структур. Например, недавно австралийские физики разработали метод измерения сил, действующих на отдельные атомы и ионы, основанный на определении смещения атома в лазерной ловушке. Точность этого метода составила несколько сотых долей аттоньютона. Другая группа ученых измерила силы Ван-дер-Ваальса, возникающие между отдельными слоями в слоистом кристалле, с помощью сверхточного устройства, позволяющего растягивать материал.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции