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チューリッヒのIBM Researchは、走査型原子間力顕微鏡(AFM)を使用して生成された画像を公開しています。 画像では、球状のC 60分子の個々の炭素原子を区別できます。 原子間の化学結合、つまり重なり合う電子雲(シュレディンガーの用語では「スミアリングされた」電子)さえも見えます。
2009年に、単一の分子の写真を最初に受け取ったのは、このIBM科学者グループでした。5つのベンゼン環のペンタセン分子の歴史的な写真です。 その写真は、超高真空で5°Kで撮影されました。
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現在、科学者はAFMの解像度を大幅に向上させていますが、同じ原理で機能しています。 別個の一酸化炭素(CO)分子がAFMセンシングヘッドの端に配置され、スキャンされた表面の上で揺れます。 「外来」原子に近づくと、分子は引力を受け、揺れの振幅をわずかに変化させます。
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振幅の変化を測定して、AFMは3ピコメートル(3×10 -12 m)の信じられないほどの解像度でスキャンされた表面の画像を描きます。これは炭素原子の直径の1/100をわずかに超えます。 「写真」の青と緑の色は慣例です。
顕微鏡のこのような高解像度は驚くべき展望を開きます。分子レベルで化学反応がどのように発生するかを自分の目で見ることができ、グラフェンなどのユニークな特性を持つ材料の構造をよりよく研究できます。 グラフェンと他の物質の炭素原子は互いに異なる距離にあり、結合強度が異なることが理論的に知られていました:同じグラフェンでそれらが強い場合、分子、例えば芳香族炭化水素では、結合ははるかに弱いですが、原子格子は同様の六角形ですフォーム。 今、私たちは自分自身でこの違いを見ることができます。
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分子構造のより良い研究は、新しい材料の研究を前進させ、より効率的な有機フォトセル、有機発光ダイオード(OLED)および他の材料を作成します。
IBM Researchの結果は、サイエンス誌に掲載されています。