Üksiku molekuli kontroll ühe miljoni sekundi jooksul

LIVE SILLY TROOP SUGGESTIONS (Aprill 2019).

Anonim

Bathi ülikooli füüsikud on avastanud, kuidas manipuleerida ja juhtida üksikuid molekule miljoni sekundiks sekundi jooksul, pärast seda, kui mõni näiliselt kummaline tulemus on huvitav.

Nende uus tehnika on kõige tundlikum viis keemilise reaktsiooni kontrollimiseks mõnel väikseimal skaalal, mida teadlased saavad töötada ühe molekuli tasemel. See avab uurimisvõimalused nanoteaduste ja nanofüüsika valdkondades.

Nanoteaduse äärmise piiri nimega "STM (skaneeriva tunnelite mikroskoobi) molekulaarne manipuleerimine" katset kasutatakse sageli, et jälgida, kuidas üksikud molekulid reageerivad, kui nad põnevad ühe elektroni lisamisega.

Traditsiooniline keemik võib reaktsiooni juhtimiseks kasutada katseklaasi ja Bunseni põletit; Siin kasutasid nad reaktsiooni juhtimiseks mikroskoopi ja selle elektrivoolu. Vool on nii väike, see sarnaneb rohkem sihtmolekulile langevate üksikute elektronide seeriaga. Kuid see kogu katse on passiivne protsess - kui molekulile on lisatud elektroni, siis jälgib see ainult seda, mis juhtub.

Kuid kui dr Kristina Rusimova vaatas puhkuse ajal oma laboratooriumi andmeid, avastas ta standardanalüüsis mõningaid ebatavalisi tulemusi, mida edaspidiseks uurimiseks polnud võimalik selgitada. Kui elektrivool on sisse lülitatud, lähevad reaktsioonid alati kiiremini, välja arvatud juhul, kui seda ei tehtud.

Dr Rusimova ja tema kolleegid veetisid mõne kuu jooksul mõtlema võimalikele seletustele, mis aitaksid selle mõju purustada ja katseid korrata, kuid lõpuks mõistsid nad, et nad on leidnud võimaluse kontrollida ühe molekulide eksperimente enneolematutel tasemetel teaduses avaldatud uutes teadusuuringutes.

Meeskond avastas, et hoides oma mikroskoobi otsa uuritava molekuli äärmiselt lähedal, võib 600-800 triljoniendist meetrit pikkust, kui kaua elektroni sihtmolekulile kleepub, kahe tunni jooksul vähendada, ja seega võib tekkida reaktsioon, mille puhul juhitakse individuaalseid tolueenimolekuleid räni pinnalt (desorbeerimiseks).

Meeskond usub, et see on tingitud sellest, et tip ja molekul suhestuvad, et luua uus kvantne seisund, mis pakub uut kanalit, kus elektron võib molekulist mööda minna, mistõttu kulub aeg molekuli kulutamiseks ja seega vähendab selle võimalusi elektron, mis põhjustab reaktsiooni.

Kõige tundlikumalt tähendab see seda, et reaktsiooni saab kontrollida oma loodusliku piiri võrra 10 femtosekundiga kuni 0, 1 femtosekundini.

Dr Rusimova ütles: "See oli andmeid täiesti standardse eksperimendi kohta, mida tegime, sest arvasime, et oleme kõik huvitavaid asju ammendanud, see oli vaid lõplik kontroll, kuid mu andmed tundusid olevat valed - kõik graafikud pidid minema üles ja mine läks alla. "

Uuringu juhtiv autor dr Peter Sloan lisas: "Kui see oleks õige, siis oli meil täiesti uus mõju, kuid teadsime, kas me tahaksime nõuda midagi nii silmatorkavat, et oleks vaja teha mõnda tööd selle nimel, et see oleks tõeline ja mitte kuni valepositiivseteks. "

"Ma arvan alati, et meie mikroskoob on veidi sarnane Millenniumi Falconiga, mitte liiga elegantselt, mida koostavad sellel töötavad inimesed, kuid mis on täiesti fantastiline selle üle, mida ta teeb. Kristina ja Ph.D. vahel on õpilane Rebecca Purkiss ruumilise kontrolli nad olid üle mikroskoobi olnud võti selle uue füüsika avamiseks. "

Dr Sloan lisas: "Selle töö põhieesmärk on töötada välja tööriistad, mis võimaldavad meil sellel äärmiselt piiril kontrollida asju. Kas see on keemiliste sidemete kaotamine, mida loodus ei soovi tõesti murda või molekulaarset arhitektuuri Termodünaamiliselt on keelatud. Meie töö pakub uut marsruuti üksikmolekulide ja nende reaktsioonide juhtimiseks. Põhimõtteliselt on meil uus katsekeha, mida me võime oma katses käivitada. Nende skaalade töötamise äärmuslik olemus muudab selle keerukaks, kuid meil on äärmine resolutsioon ja reprodutseeritavus selle tehnika abil. "

Meeskond loodab, et nende uus tehnoloogia avab uued katsed ja avastused nanoskaalal tänu võimalustele, mida see esimest korda pakub.

menu
menu