10 ปีที่แล้ว นักวิจัยประสบความสำเร็จในการเพิ่มความละเอียดด้านข้างของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมที่อุณหภูมิต่ำ (AFM) อย่างมีนัยสำคัญโดยทำให้ปลาย AFM มีโมเลกุลคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ตัวเดียว เทคนิคการสร้างภาพพันธะที่เรียกว่านี้เป็นจุดสังเกตใหม่สำหรับการแสดงภาพโครงสร้างอะตอมของโมเลกุลเดี่ยว น่าเสียดายที่เทคนิคซึ่งทำงานโดยการสแกนทิป AFM
โดยเก็บไว้ที่ความสูงคงที่ทั่วทั้ง
ตัวอย่างบนพื้นผิว เหมาะสำหรับโมเลกุลที่แบนหรือเกือบแบน และไม่เทอะทะแบบสามมิติ ทีมงานที่มหาวิทยาลัย Justus Liebig Giessen ในเยอรมนีได้แก้ปัญหานี้ด้วยการใช้ประโยชน์จากกระแสอุโมงค์ระหว่างปลาย AFM และตัวอย่างเพื่อควบคุมความสูงของปลายเพื่อให้ติดตามภูมิประเทศของโมเลกุลอย่างใกล้ชิด
ทั้ง AFM และ STM (กล้องจุลทรรศน์สแกนอุโมงค์) ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1980 และทั้งคู่ใช้ปลายแหลมคมที่จะสแกนพื้นผิวตัวอย่างเพื่อสร้างภาพ STM วัดกระแสของอุโมงค์ที่ไหลระหว่างส่วนปลายและตัวอย่าง ในขณะที่ AFM ใช้ประโยชน์จากแรงที่พื้นผิวกระทำต่อส่วนปลาย นักวิจัยมักใช้ทั้งสองเทคนิคพร้อมกัน – STM เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของตัวอย่างและ AFM เกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม
ในAFM ที่สร้างภาพพันธะ โมเลกุล CO ที่ปลาย AFM ทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์แรงขนาดเล็กและมักจะทำงานในโหมดความสูงคงที่Daniel Ebelingผู้ซึ่งเป็นผู้นำในการวิจัยครั้งใหม่นี้อธิบาย ที่นี่ ปลายที่ติดอยู่กับง่ามหนึ่งของส้อมเสียงควอตซ์แบบสั่นจะถูกสแกนไปทั่วพื้นผิวของโมเลกุล สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความถี่เรโซแนนซ์ของส้อมเสียงที่สามารถตรวจสอบได้ ปฏิกิริยาที่น่ารังเกียจระหว่างปลาย CO และอะตอมของโมเลกุลที่ถูกถ่ายภาพทำให้เกิดการเลื่อนความถี่ในเชิงบวกและความคมชัดของภาพที่สว่าง ในขณะที่การโต้ตอบที่น่าดึงดูดจะนำไปสู่การเปลี่ยนความถี่เชิงลบและคอนทราสต์ที่มืด ด้วยวิธีนี้ จะได้ภาพที่สะท้อนโครงสร้างพันธะของโมเลกุล
แม้ว่าวิธีนี้จะเหมาะสมอย่างยิ่ง
ในการวิเคราะห์โมเลกุลแบน แต่ก็สั้นเมื่อทำการถ่ายภาพวัตถุขนาดใหญ่และไม่มีระนาบ เหตุผลตรงไปตรงมา: สามารถถ่ายภาพได้เฉพาะส่วนบนของวัตถุ 3D เนื่องจากการเลื่อนความถี่ถูกวัดที่ความสูงคงที่ และส่วนปลายอยู่ห่างจากพื้นที่ด้านล่างมากเกินไปเพื่อรวบรวมสัญญาณที่มีประโยชน์
ใช้ประโยชน์จากโหมดปัจจุบันทันเนลของ STMความสามารถในการทำให้ทิป AFM ติดตามภูมิประเทศของโมเลกุลอย่างใกล้ชิดจะเป็นวิธีแก้ปัญหานี้ อย่างไรก็ตาม ความพยายามครั้งก่อนในการทำเช่นนี้ได้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่ซับซ้อนและเครื่องมือเพิ่มเติม
ตอนนี้ Ebeling และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบวิธีหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางนี้โดยใช้ประโยชน์จากโหมดปัจจุบันของอุโมงค์แบบคงที่ของ STM แทนการใช้ AFM ที่ระดับความสูงคงที่ เนื่องจากกระแสไฟในอุโมงค์ระหว่างทิป AFM กับพื้นผิวตัวอย่างขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างพวกมัน ซึ่งหมายความว่าความสูงของส่วนปลายสามารถติดตามภูมิประเทศของโมเลกุลระหว่างการสแกนได้
“ในขณะเดียวกัน เราสามารถบรรลุคอนทราสต์ระดับโมเลกุลย่อยโดยการตรวจสอบช่องสัญญาณการเลื่อนความถี่” Ebeling กล่าว “วิธีการง่ายๆ นี้ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับการตั้งค่า AFM แบบไม่สัมผัสใดๆ ได้อย่างง่ายดาย ช่วยให้เราสามารถสร้างภาพโครงสร้างโมเลกุล 3 มิติได้โดยตรง”
เทคนิคใหม่นี้ให้ข้อมูลเหมือนกับเทคนิคการสร้าง
ภาพพันธะแบบคลาสสิกสำหรับพื้นผิวเรียบ เขากล่าวเสริมโปรเสริมสุดคุ้มในการทดลอง นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการศึกษาโมเลกุลแบน 2-iodotriphenylene (ITP) (C18H11I) ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวสีเงิน (Ag) จากนั้นพวกเขาก็เอาอะตอมไอโอดีนหนึ่งอะตอมออกจากโมเลกุล ซึ่งทำให้กลายเป็นอนุมูลที่มีโครงสร้าง 3 มิติที่ซับซ้อน
“ในโมเลกุลนี้ วงแหวนคาร์บอนหนึ่งวงจะโค้งงอไปทางพื้นผิว Ag (111) เนื่องจากตำแหน่งของอนุมูลที่มุมของโมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์อย่างมากกับ Ag” Ebeling อธิบาย “เราไม่สามารถตรวจจับวงแหวนคาร์บอนแบบเอียงนี้ในโหมดความสูงคงที่แบบเดิมได้ เนื่องจากมันอยู่ห่างจากส่วนปลายมากเกินไป อย่างไรก็ตาม ในโหมดกระแสคงที่ เป็นไปได้ที่จะสร้างภาพและแม้แต่กำหนดมุมเอียงของมันด้วยสัญญาณตอบรับตัวอย่างปลาย”
เทคนิคใหม่นี้แสดงถึงส่วนเสริมที่มีคุณค่าซึ่งสามารถนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านวิทยาศาสตร์พื้นผิวเพื่อศึกษาระบบโมเลกุล 3 มิติ เขาบอกกับPhysics World “กระบวนการประกอบตัวเอง การจดจำโมเลกุล และปฏิกิริยาบนพื้นผิวของสารประกอบขนาดใหญ่เป็นปรากฏการณ์บางอย่างที่สามารถตรวจสอบได้”
เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสแกนภาพรวมขนาดใหญ่
“เรายังแสดงให้เห็นด้วยว่าเทคนิคนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสแกนภาพรวมขนาดใหญ่เหนือสิ่งกีดขวาง เช่น ขอบขั้นบันได บนพื้นผิวตัวอย่างโดยไม่เสี่ยงที่ทิปจะชนเข้ากับสิ่งกีดขวาง ต้องขอบคุณคำติชมของตัวอย่างทิป”
กล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอมทำให้เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบอิเล็กตรอนเดี่ยวและนั่นไม่ใช่ทั้งหมด Ebeling กล่าวว่าพารามิเตอร์ของข้อเสนอแนะ STM นี้สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อให้ได้ภาพระดับอะตอมของสารตั้งต้นที่โมเลกุลตั้งอยู่ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถระบุตำแหน่งการดูดซับโมเลกุลและคุณสมบัติของโมเลกุลที่มีการเปลี่ยนแปลงโดยพื้นผิวได้อย่างไร
ทีม Giessen ซึ่งรายงานงานปัจจุบันในPhysical Review Lettersได้ใช้เทคนิคนี้ในการสร้างภาพสารประกอบอะลิฟาติก เช่น ไดมอนด์อยด์และสำหรับการสร้างภาพนาโนกราฟีนที่มีกลุ่มการทำงานขนาดใหญ่ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความอเนกประสงค์ของวิธีการ “ตอนนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาโหมดการทำงานเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น เรากำลังพิจารณาว่าเทคนิคนี้สามารถใช้ได้กับรูปแบบการถ่ายภาพหลายความถี่หรือไม่ ซึ่งโหมดลักษณะเฉพาะของเซ็นเซอร์ส้อมเสียงจะตื่นเต้นพร้อมๆ กัน” Ebeling เผย
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตเว็บตรง
