Карта распределения электрических зарядов внутри одной молекулы.

Группа ученых научно-исследовательского отдела компании IBM (IBM Research Zurich) в Цюрихе, Швейцария, совершили очень важный прорыв в деле изучения окружающего мира на одном из самых маленьких уровней, на уровне молекул. Им удалось, применив весьма сложную исследовательскую технику, составить подробную карту распределения электрических полей и зарядов внутри одной единственной молекулы вещества. Следует отметить, что новое достижение принадлежит той же самой группе ученых-физиков, которые в 2009 году впервые получили снимок единственной молекулы.

Для того, что бы сделать "снимок", демонстрирующий сложный и запутанный "танец" электронов внутри молекулы, ученые собрали сканирующее устройство, в которое стало гибридом туннельного и атомно-силового микроскопа с зондом Кельвина. Молекула исследуемого вещества, нафталоцианина (naphthalocyanine, C48H26N8), имеющая форму буквы Х, была помещена на медную подложку, покрытую тончайшим слоем изолятора из поваренной соли (NaCl).

Между подложкой и острием зонда Кельвина, которое имеет размер всего в один атом, подавался электрический потенциал сложной формы, включающий как постоянную, так и переменную составляющие. Острие зонда подводилось вплотную к молекуле так, что бы между молекулой и острием оставался маленький промежуток. Когда острие наконечника попадало в область движения электронов, т.е. электрических зарядов, весь зонд начинал колебаться, а колебания зонда регистрировались с помощью лазерной системы.

Такой инновационный исследовательский метод позволит ученым пролить свет на множество физических и химических процессов, основой которых является передача электрических зарядов, и которые являются самыми распространенные на уровне микромира. Помимо этого, используя новый метод, ученые смогли выяснить, как именно влияют внешние электрические поля на внутренне распределение электрических зарядов внутри молекулы. Приложив внешний потенциал к молекуле нафталоцианина, ученые определили, что это повлекло за собой перестановку двух атомов водорода в центре молекулы. А эта перестановка в корне изменила всю картину распределения электрических зарядов внутри молекулы.

В комбинации с некоторыми традиционными научными методами изучения наномира, новый метод позволит сделать исследования и открытия, важные не только для фундаментальной науки. Находясь в руках компании IBM, новые знания будут использоваться для разработки новых электронных устройств и приборов, основанных на передаче и переносе электрических зарядов в пределах одной молекулы. "Поскольку мы собираемся начать создавать электронные устройства атомарного и молекулярного масштаба, владение новой технологией и знаниями о поведении электрических зарядов позволят нам сделать все максимально быстро и избежать ошибок" - рассказал Фабиан Мон (Fabian Mohn), один из ведущих исследователей IBM Research Zurich.