Учёные впервые различили химические связи внутри молекулы

В последнее время учёные всё дальше проникают в мир малых объектов, изучая ранее недоступное для наблюдения. На этот раз специалистам из Франции и Швейцарии удалось достигнуть качественного прогресса: они научились различать межатомные связи. Известно, что углерод обладает большим числом аллотропных модификаций. Одними из самых известных являются перспективный материал графен (представляет собой плоские листы из атомов углерода) и фуллерены (многогранники из атомов углерода).

В последнее время учёные всё дальше проникают в мир малых объектов, изучая ранее недоступное для наблюдения. На этот раз специалистам из Франции и Швейцарии удалось достигнуть качественного прогресса: они научились различать межатомные связи.

Известно, что углерод обладает большим числом аллотропных модификаций. Одними из самых известных являются перспективный материал графен (представляет собой плоские листы из атомов углерода) и фуллерены (многогранники из атомов углерода).

Атомы в таких химических структурах связаны при помощи ковалентных пи и сигма связей, отличающихся, в частности, длиной. Химикам это известно давно, однако лишь недавно различие в связях они смогли увидеть вживую.

Но прежде чем рассказывать о нынешнем достижении, необходимо вспомнить предысторию. Ранее (в 2009 году) учёные из Швейцарии научились различать химическое строение молекул.

В использованном тогда атомно-силовом микроскопе химики изменили кантилевер — сканирующий зонд, при помощи которого исследуется поверхность образца. Исследователи выяснили, что посаженная на кончик зонда молекула CO работает как увеличительное стекло. 

Такой метод бесконтактной атомно-силовой микроскопии (noncontact atomic force microscopy) позволяет изучать связи атомов, регистрируя изменение частоты колебаний кончика кантилевера, вызванные присутствием электронов в молекулах.

На этот раз специалисты из Франции и Швейцарии использовали тот же инструмент для изучения фуллерена (C60) и молекулы гексабензокоронена, состоящей из 48 атомов углерода и 24 атомов водорода. Последняя по строению во многом похожа на фуллерены и хлопья графена.

Различные, но близкие по структуре молекулы были взяты для того чтобы убедиться, что получаемые изображения не содержат фоновых шумовых эффектов, связанных с недостатками метода. 

Анализируя атомные связи молекул, учёные заметили, что они отличаются как яркостью, так и длиной: чем более плотные электронные облака, тем короче связь. Теперь стало ясно, что различия в полученных изображениях демонстрируют именно различия в свойствах связей.

«Ранее мы уже научились рассматривать межатомные связи, однако впервые нам удалось их различить», – рассказывает Лео Гросс (Leo Gross) физик из исследовательского центра IBM в Швейцарии (IBM Research).

По словам учёного, они открыли два различных способа изучения связей между атомами.

«Первоначально мы использовали знания о небольших различиях в силе связей между атомами. Второй механизм был открыт случайно. Наблюдая, мы заметили различные длины связей и затем, используя расчёты, определили, что помочь нам может изменение взаимного расположения зонда и молекулы», – объясняет Лео Гросс.

Результат получился впечатляющим: исследователям удалось рассмотреть две связи, которые отличаются всего лишь на 3 пикометра (10-12 м), то есть примерно на сотую часть диаметра атома.

Теперь специалисты, рассчитывают получить ответ на фундаментальный вопрос химии: как связи влияют на свойства молекулы. Кроме того, открытие поможет лучше разобраться в процессах, происходящих на атомарном и молекулярном уровнях. Например, выяснить, что произойдёт с остальными связями молекулы, если удалить один из атомов (эти знания важны, в частности, для понимания дефектов в структуре графена), как меняются связи в ходе химических реакций и при переходе атома в возбуждённое состояние.

Более полно с исследованием можно ознакомиться, прочитав статью авторов работы, вышедшую в журнале Science. Добавим, что в дальнейшем исследователи планируют заменить молекулу CO на другие, чтобы попробовать улучшить «разрешающую способность» метода.

Также по теме:
Физики впервые увидели танцы электронов в молекуле
Учёные из США создали сверхчувствительный детектор вирусов
Физики определили самый маленький вес
Атомы бора образовали тройную связь и вступили в элитный клуб
Смоделирована химическая связь, которая может существовать только в космосе
 

Источник: www.vesti.ru

Химики получили изображения межатомных структур до и после молекулярных реакций
Не так давно учёным удалось запечатлеть квантовые взаимодействия в атоме водорода и получить изображение электрона. В сентябре 2012 года команда исследователей из Европы научилась различать химические связи внутри молекулы.

Ученые подтвердили, что размер протона меньше, чем считалось раньше
Одна из самых распространённых частиц во Вселенной – протон – оказалась одним из главных возмутителей спокойствия в мире физики.

Компания IBM создала процессор на сверхплотном массиве нанотрубок
Учёные из компании IBM продемонстрировали новый подход к применению углеродных нанотехнологий, который открывает путь для создания следующего поколения компьютерных процессоров меньшего размера и значительно большей производительности. Им впервые удалось разместить на одном чипе более десяти тысяч транзисторов, изготовленных из нанотрубок, с использованием стандартных процессов полупроводникового производства. Разработчики полагают, что подобные углеродные устройства в скором времени превзойдут кремниевые технологии и позволят выпускать...

Учёные впервые прочли мысли мухи
Нейробиологи, представляющие Северо-Западный университет в Иллинойсе, заявили, что ими разработана технология, позволяющая «читать мысли» мух, отслеживая взаимодействие нейронов в мозге насекомого.


  • АТОМ,
  • Связь,
  • Молекула,
  • Углерод,
  • Швейцария
Комментировать публикацию через Постсовет:
Комментарии (0) RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.


Комментировать публикацию через Вконтакте: