Μικροσκόπιο της IBM αποκαλύπτει την ανατομία ενός μορίου

Ερευνητές της IBM κατάφεραν να απεικονίσουν με πρωτοφανή ακρίβεια τη χημική δομή ενός μορίου. Στις εικόνες που έδωσε το βελτιωμένο «μικροσκόπιο ατομικής δύναμης» διακρίνονται πεντακάθαρα οι θέσεις των ατόμων.

Η έρευνα, που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, ωθεί τις τεχνολογίες μικροσκοπίας στα άκρα και υπόσχεται να βοηθήσει σημαντικά τη βιομηχανία νανοτεχνολογίας, η οποία αναπτύσσει υλικά και συσκευές μεγέθους λίγων εκατομμυριοστών του χιλιοστού.

Περίπου όπως οι ακτίνες Χ διαπερνούν το σώμα και δίνουν εικόνες της εσωτερικής ανατομίας, το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης μπορεί τώρα να βλέπει «μέσα» από τα νέφη ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τα μόρια για να απεικονίζει την ατομική ραχοκοκαλιά τους.

Το δείγμα ου εξετάστηκε σε αυτή την περίπτωση ήταν το πεντακένιο, ένα μακρόστενο μόριο μήκους 1,4 νανομέτρων αποτελούμενο από 22 άτομα άνθρακα και 12 άτομα υδρογόνου.

Στις εικόνες διακρίνονται εξάγωνα σχήματα που αντιστοιχούν στους πέντε δακτύλιους άνθρακα που υπάρχουν στο πεντακένιο. Ακόμα και οι θέσεις των ατόμων υδρογόνου (των μικρότερων ατόμων που υπάρχουν) μπορούν να υπολογιστούν με βάση την εικόνα.

Το AFM βασίζεται σε μια μικροσκοπική μεταλλική ακίδα που πλησιάζει το δείγμα σε πολύ μικρή απόσταση και μετρά τις δυνάμεις που αναπτύσσονται ανάμεσα στην ακίδα και το δείγμα.

Για να αυξήσουν την ανάλυση του συστήματος, οι ερευνητές χρειάστηκε να σταθεροποιήσουν το μικροσκόπιο και κυρίως να τελειοποιήσουν το σχήμα της ακίδας και την τροποποίησαν χημικά, ώστε να μπορεί να πλησιάσει ακόμα περισσότερο το δείγμα, σε απόσταση μόλις ενός νανομέτρου, χωρίς να κολλήσει πάνω του.

Το AFM λειτούργησε σε συνθήκες κενού και θερμοκρασίας -268 βαθμών Κελσίου, κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Το νέο πείραμα του ερευνητικού κέντρου της IBM στη Ζυρίχη βασίστηκε σε προηγούμενη έρευνα της IBM που δημοσιεύτηκε τον Ιούνιο, και αυτή στο Science.

Σε εκείνη την περίπτωση οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το AFM για να μετρήσουν τα ηλεκτρικά φορτία ατόμων -η κατανόηση της μεταφοράς φορτίων σε ατομικό επίπεδο έχει κρίσιμη σημασία για τις νανοσυσκευές που θα διαδεχθούν τα σημερινά τσιπ υπολογιστών.