01/03/2012 - Erstes Bild der elektrischen Ladung eines Moleküls

Menéame

Die IBM-Labore entwickeln weiterhin neue Technologien. In den letzten Stunden wurde angekündigt, dass es seinen Ingenieuren gelungen ist, die Verteilung der elektrischen Ladungen innerhalb eines einzelnen Moleküls zu fotografieren. Weit davon entfernt, nur wissenschaftliche Neugier zu sein, wird diese Entdeckung das Wissen vermitteln, das notwendig ist, um zu verstehen, wie ein Molekül seine physische Konfiguration erlangt und wie sich die Atome, aus denen es besteht, gegenseitig anziehen. Wie sie in einem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology erklärt haben, könnte die Technik, die entwickelt wurde, um diese Bilder zu erhalten und die genaue Verteilung der elektrischen Ladung innerhalb der funktionellen Molekularstrukturen zu erkennen, Anwendungen zur Entwicklung besserer Solarmodule, effizienterer Computergeräte oder besserer Batterien haben.

Die Mitglieder des Teams - Fabian Mohn, Leo Gross, Nikolaj Moll und Gerhard Meyer - gehören zum Forschungslabor, das IBM in Zürich besitzt, arbeiteten an einem Naphthalocyaninmolekül, einem Derivat aus Phthalocyanin, das das Unternehmen zuvor als Schalter eines einzigen Moleküls verwendet hatte. Um die Bilder zu erhalten, benutzten sie ein spezielles Atommikroskop namens Kelvin-Sondenmikroskop, das bei sehr niedrigen Temperaturen und in einer ultrahochleeren Umgebung arbeitet.

Wie Sie wissen, das Mikroskop von Tunneleffekt (STM, von Scanning Tunneling Microscope) kann verwendet werden, um die Umlaufbahnen der Elektronen eines Moleküls zu visualisieren, und das Atomkraftmikroskop (AFM, von Atomic Force Microscopin) ist in der Lage, Bilder der Molekularstruktur zu liefern. Aber keiner von beiden erlaubt es, die Verteilung der elektrischen Ladung innerhalb eines Moleküls zu beobachten oder zu messen, so dass sie die Daten des Kelvin-Sondenmikroskops auf IBM-Basis zu den von diesen Eindringlingen bereitgestellten Informationen hinzufügten, um ihr Ziel zu erreichen. "Diese Studie zeigt, dass es möglich ist, die elektrische Ladung eines Moleküls zu messen und zu sehen, wie es in ihm verteilt wird," sagt Michael Crommie, Professor für Physik an der Berkeley University.

"Das Verständnis dieser Art der Lastenverteilung ist der Schlüssel zum Verständnis, wie Moleküle in verschiedenen Umgebungen funktionieren. Diese Technik wird einen besonders wichtigen Einfluss auf die Bereiche haben, in denen Physik, Chemie und Biologie miteinander verflochten sind," fügte er hinzu. "Die von uns entwickelte Technik bietet einen zusätzlichen Wissenskanal, der die künftigen Fortschritte der Nanotechnologie vertiefen wird. Jetzt ist es möglich, Moleküle auf individueller Ebene zu erforschen, auch wenn man weiß, wie ihre elektrischen Ladungen umverteilt werden. Dieses Wissen ist für den Bau von Geräten auf atomarer und molekularer Ebene von entscheidender Bedeutung," erklärte Fabian Mohn.

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