原子力顯微術(shù)用于單分子結(jié)構(gòu)分析

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

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

這項研究可能對石墨烯設(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”下看到一個分子的組成。

原子力顯微術(shù)(AFM)的使用原理是讓一個分子扮演“留聲機”一樣的角色，在目標(biāo)分子的表面上進行“刻畫”，獲得殼層的變化和律動。這根“唱針”是一個一氧化碳分子。顧名思義，它有一個碳和一個氧原子。

這種精密測量需要科學(xué)家穩(wěn)若盤石，杜絕任何來自實驗室或周邊環(huán)境的振動。即使室內(nèi)溫度的輕微變化，也會使分子擺動。為把破壞降低到最小程度，實驗區(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這一技術(shù)領(lǐng)域的實際應(yīng)用?，F(xiàn)在，這些照片已展示出新的細節(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)部機構(gòu)。

美國國際商用機器公司的這個科研小組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。研究報告第一作者利奧-格羅斯說：“在并五苯的個案中，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?，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。”

這個科研小組現(xiàn)在計劃拍攝其他分子結(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”，以便觀察記錄質(zhì)量間有何不同。