Neděle 9. srpna 2020, svátek má Roman
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 9. srpna 2020 Roman

Vědci zachytili, jak si atomy podávají ruce. Mikroskop osahal molekulu

Exkluzivně aktualizováno 
Zurich (od zvláštního zpravodaje Technet.cz) - Přelomová vědecká práce potvrdila, že vazby mezi atomy v molekule skutečně vypadají tak, jak je kreslí studenti do svých sešitů chemie. Pomocí speciálního mikroskopu si výzkumníci z IBM "osahali" molekulu nanografenu díky superostrému měděnému hrotu a jediné molekule oxidu uhelnatého.

V osmdesátých letech získali vědci Gerd Binnig a Heinrich Rohrer z curyšského výzkumného centra společnosti IBM Nobelovu cenu za řádkovací tunelový mikroskop - poprvé dokázali pod mikroskopem pozorovat jednotlivé atomy.

O více než dvacet let později na ně nyní navázali jejich kolegové ze stejné instituce, která už mimochodem nese jméno Binniga i Rohrera. Jejich nástupci nyní posunuli rozlišovací schopnosti mikroskopu pracujícího na principu atomárních sil ještě dále. Dokázali pod mikroskopem odlišit nejen jednotlivé atomy, ale přímo jednotlivé chemické vazby v molekulách, které se z těchto atomů skládají. Jejich objev je dostal až na zářijovou obálku prestižního vědeckého časopisu Science s článkem Bond-Order Discrimination by Atomic Force Microscopy (abstrakt v angličtině).

Tým vědců v Zurichu: Diego Pena, Alejandro Criado and Enrique Guitián (zleva)

Tým vědců v Zurichu: Diego Pena, Alejandro Criado and Enrique Guitián (zleva)

Pseudo-3D reprezentace hexabenzocoronenu pomocí AFM měření

pseudo-3D reprezentace hexabenzocoronenu pomocí mkroskopie atomárních sil (AFM)

Kam světlo nemůže

Když je řeč o mikroskopu, je to maličko zavádějící, protože většina lidí si představí optické zařízení. Na atomární a subatomární úrovni už ale výzkumníkům světlo nepomůže (podobně jako v případě nanotisku, o kterém jsme psali nedávno). Namísto toho se vědci soustředí na různé způsoby využití superostrého hrotu, který jemnými pohyby přibližují ke zkoumanému materiálu (případně pohybují vzorkem) a měří nepatrné změny způsobené atomárními silami.

Fabian Mohn vysvětluje princip AFM (mikroskopie pracující s atomárními silami)...

Fabian Mohn vysvětluje princip AFM a přibližuje podstatu inovace pro přesnou detekci vazeb

Mikroskop, s jehož pomocí vědci IBM sestavili obraz jednotlivých vazeb mezi...

Mikroskop, s jehož pomocí vědci IBM sestavili obraz jednotlivých vazeb mezi atomy uhlíku

"V tomto případě jsme využili takový trik, při kterém jsme na ostrý měděný hrot umístili jedinou molekulu oxidu uhelnatého, tedy jeden atom uhlíku a jeden atom kyslíku. Naklánění této molekuly nám poté poskytlo dostatek měřitelných údajů k tomu, abychom mohli postupně vyobrazit všechny vazby mezi atomy ve zkoumané molekule," vysvětlil nám Fabian Mohn přímo v laboratoři, kde experiment s kolegy připravil a uskutečnil.

Měření interakce molekuly CO s atomy vzorku při různé konfiguraci

Měření interakce molekuly CO s atomy vzorku při různé konfiguraci (vzdálenost d od kyslíkového atomu ke vzorku)

Bond-Order Discrimination by Atomic Force Microscopy

Bond-Order Discrimination by Atomic Force Microscopy

"Na konci hrotu našeho mikroskopu je jediná molekula oxidu uhelnatého. Přibližováním a oddalováním hrotu pak získáme obraz ještě s lepším rozlišením. A pak můžeme přistoupit ke snímání této pentacenové molekuly, kde můžeme přesně pozorovat jednotlivé šestiúhelníkové formace jednotlivých atomů v molekule," neskrýval nadšení doktor Mohn. Zvláště hrdý byl na přesné zobrazení jednotlivých vazeb, které skutečně odpovídají chemickým modelům, jak je znají studenti středních škol - šestiúhelníky atomů uhlíku jako podle nanopravítka.

Fotogalerie

Výzkum také ukázal, že jednotlivé vazby mezi atomy se mírně liší co do jejich délky i síly. Poprvé jsou tyto rozdíly zaznamenatelné zcela konkrétně a čitelně u molekul i jednotlivých vazeb. To by mohlo mít dopady na efektivitu výroby OLED displejů, které využívají organických sloučenin.

Letošní výzkum úspěšně navázal na předchozí studii (publikovanou v Science roku 2009), ve které se sice podařilo pomocí "triku" s oxidem uhelnatým detekovat vazby v molekule, ale nikoli je odlišit na základě těchto mírných rozdílů.

Od nanotechnologie k velkému třesku nebo rychlým pamětem

Objev může pomoci lépe pochopit samotnou chemickou i fyzikální podstatu jednotlivých molekul. Poznatky chce IBM využít například při vývoji superrychlých procesorů a pamětí nové generace.

"Přesně tohle je výzkum, který se dostane do učebnic," míní Tomáš Tůma, český absolvent MatFyzu, který v IBM pracuje na doktorské disertaci také v oblasti nanotechnologií. Ví také, že nejde jen o teorii - i on pracuje v týmu, který řeší nasazení výsledků nanotechnologického výzkumu v praxi. Konkrétně v superrychlých paměťových modulech, které by místo se záznamem typu flash pracovaly se změnou krystalické struktury materiálu (phase change memory).

Tomáš Tůma pracuje v Zurichu na svém doktorském výzkumu.
Tomáš Tůma pracuje v Zurichu na svém doktorském výzkumu.
Tomáš Tůma pracuje v Zurichu na svém doktorském výzkumu.

Tomáš Tůma pracuje v Zurichu na svém doktorském výzkumu v oblasti nanotechnologií

Společnost IBM také novinářům představila svoji další velkou výzvu: Square Kilometre Array, ohromný projekt Austrálie a Nového Zélandu, který chce ohromnou sítí (1 km²) teleskopů nahlédnout co nejblíže k počátku vesmíru. Z antén poteče do počítačů každou vteřinu mnohonásobně více dat, než kolik se jich pohybuje na celé internetové síti. I tady se upotřebí rychlé a úsporné paměti. Pokud si tedy nechtějí vědci vedle observatoře postavit vlastní jadernou elektrárnu.

Zdroje a další odkazy:

Autor:

Přechod na DVB-T2

Od 27. 11. probíhá postupný přechod na vysílací standard DVB-T2. Kvůli koronavirové pandemii vláda rozhodla o odložení zbývajících přechodů na vysílání DVB-T2. Diváci si tak musí pořídit televizi s podporou kódování H.265 (HEVC) nebo starší televizi doplnit vhodným set-top boxem.

  • Nejčtenější

Díky, že létáte se SpaceX. Loď Crew Dragon úspěšně dopadla do moře

Američtí astronauti Robert Behnken a Douglas Hurley úspěšně absolvovali nedělní návrat z Mezinárodní vesmírné stanice...

I Jižní Korea měla své Techtle Mechtle, poradila si jinak než Česko

Jak vypadá vyšetřování velkého ohniska kolem nočního klubu v zemi, kde „chytrá karanténa“ opravdu funguje. Jižní Korea...

Svět je čím dál zelenější. Česko v současnosti míří opačným směrem

Na planetě Zemi v posledních desetiletích přibývá zeleně. Neplatí to však pro všechny státy. Česko bohužel představuje...

Dusičnan amonný zabíjel mnohokrát. Ovšem mnohem více životů zachránil

Výbuch v Bejrútu nebyl ani zdaleka jediným případem, kdy dusičnan amonný způsobil katastrofu. Některé z nich byly...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Televizory LG se mohou přehřívat, zkontrolujte, zda to není ten váš

U některých televizorů společnosti LG hrozí přetížení napájecího modulu, které může vést k jeho silnému přehřívání,...

Biolog Komárek: Jsme účastníky největšího sociologického experimentu všech dob

Premium Měsíce trvající pandemie nám převrátila životy naruby. Známý biolog, filozof a autor dvou desítek odborných knih a tří...

Brzy dospěju do bodu, kdy si účet na Facebooku zruším, říká Lucie Výborná

Premium „Je to hra. Hra, která by měla být přínosná, užitečná, inspirativní,“ říká o své práci moderátorka Českého rozhlasu...

Proč koronavirus už téměř nezabíjí. Vytratí se, nebo se vrátí ještě silnější?

Premium Koronavirus je záhadný. Nečitelný. I když ho zkoumají ti nejchytřejší lidé, pořád o něm víme málo. Chová se jinak. Je...

  • Další z rubriky

Pojďte se dnes podívat do největšího urychlovače. Pivo si vezměte vlastní

V Praze měla v těchto dnech probíhat konference částicových fyziků ICHEP, pravidelné největší setkání vědců z oboru....

Jedna pandemie nestačí. V USA se šíří zákeřná „králičí ebola“

Na jihozápadě USA se šíří mezi domestikovanými i divokými králíky nákaza virem, jehož účinky připomínají lidskou...

Který dinosaurus byl první? Na stopu přivedl vědce slezský ještěr

Kterým druhem a kdy začala dlouhá vláda dinosaurů? Důležité informace o prvních dinosaurech přinesl nález uskutečněný...

I Jižní Korea měla své Techtle Mechtle, poradila si jinak než Česko

Jak vypadá vyšetřování velkého ohniska kolem nočního klubu v zemi, kde „chytrá karanténa“ opravdu funguje. Jižní Korea...

Škoda dostane šéfa s úkolem zabránit, aby značka dotírala na VW a Audi

„Není nám k ničemu, když se Škoda vyvíjí ke třetí prémiové značce v rámci koncernu,“ prohlásil v rozhovoru publikovaném...

Zemřela manželka Jiřího Krampola, měla dlouhodobé zdravotní problémy

Ve věku 59 let zemřela Hana Krampolová, manželka herce Jiřího Krampola. Dlouhodobě se potýkala se zdravotními problémy.

Jaromír Jágr poprvé ukázal na sociálních sítích novou přítelkyni

Hokejista Jaromír Jágr (48) a modelka Dominika Branišová (26) už několik týdnů tvoří pár. Absolvovali spolu několik...

Krejčířovu vilu opět nikdo nechce. Už ani za dvacetinu pořizovací ceny

Ani další pokus o vydražení vily v Černošicích, která patřila odsouzenému Radovanu Krejčířovi, nebyl úspěšný. Do dražby...

Šéf Pirátů Ivan Bartoš je tatínkem. Miminku dali s manželkou neobvyklé jméno

Předsedovi Pirátů Ivanu Bartošovi (40) a jeho ženě Lydii (37) se v úterý večer narodil syn. Novopečený tatínek se s...