19.11.2012

Наносварка для химических связей

   
Электроны из сканирующего туннельного микроскопа использовались для селективного разрушения связи ацетил-сера.    


В уникальной демонстрации пределов возможности нанотехнологий исследователи из США и Китая использовали зонд сканирующего туннельного микроскопа [scanning tunnelling microscope (STM)] для разрушения и формирования строго определенных химических связей в молекуле со сложным строение. Работа является новой вехой на пути к модернизации контроля нанотехнологических приемов и возможности работать с отдельными молекулами.

Исследователи, которыми руководил один из старейших исследователей в области работы с отдельными молекулами Уилсон Хо из Университета Калифорнии в Ирвинге, разработали молекулу, состоящую из трех ароматических колец, на каждом конце которой размещалась ацетильная группа, связанная с ароматикой с помощью атома серы.

Полученное соединение было адсорбировано на поверхности из сплава никеля с алюминием, после чего зонд сканирующего туннельного микроскопа был нацелен на один из «хвостов» молекулы, после чего электроны с зонда направлялись на связь сера-ацетильная группа. При определенной энергии электронов, отрывающихся с щупа, происходит разрыв этой связи. Хо отмечает, что этот разрыв протекает с очень высокой эффективностью, происходит селективное разрушение только одной связи, и энергия электрона практически не передается всей остальной молекуле.

Подобным же образом можно провести и селективное разрушение связи сера–ароматический фрагмент с любого кольца молекулы. Исследователи продемонстрировали возможности метода, разрушив все четыре связи и «вырезав» из состава молекулы исключительно ароматический фрагмент.

Во второй серии экспериментов исследователи отщепили от модельной молекулы ацетильные группы, оставив атомы серы. Затем они осаждали на никель-алюминиевую поверхность атомы золота и постепенно подталкивали их по направлению к атомам золота с помощью того же зонда сканирующего туннельного микроскопа. В ряде случаев такие манипуляции приводят к образованию связи золота-сера, а в ряде случаев нет, однако при энергетической подпитке серы и золота электронами с зонда сканирующего туннельного микроскопа образование связей наблюдается чаще. Хо заявляет, что возбуждение золота и серы может приводить к образованию химической связи в процессе, который может рассматриваться как «наносварка». С помощью микроскопа также удавалось определить, как меняется распределение электронов в процессе разрушения и образования новой связи.

Другие эксперты в области признают большое значение новой работы. Джофф Торнтон, отмечает, что работа представляет собой весьма элегантный эксперимент, однако он хотел бы, чтобы исследователи уделили внимание большей роли, которую играет подложка в образовании связей сера-золота – Торнтон полагает, что никель-алюминиевый сплав несомненно должен играть определенную роль в продемонстрированной исследователями из группы Хо наносварке.


По материалам RSC Chemistry World


Возврат к списку


Вверх