Vedci z IBM rozlíšili chemické väzby medzi molekulami

BRATISLAVA 20. septembra (WBN/PR) - Expertom z IBM sa po prvýkrát podarilo rozlíšiť chemické väzby v jednotlivých molekulách pomocou metódy, ktorá je známa pod názvom bezkontaktná mikroskopia atómových síl (AFM). Tieto výsledky by mohli byť dôležité pri skúmaní grafénových zariadení, ktorými sa dnes zaoberá priemysel i výskumníci na univerzitách, s cieľom uplatniť ich napr. pri vysokorýchlostnej bezdrôtovej komunikácii a v elektronických displejoch.


„Prišli sme na dva rôzne kontrastné mechanizmy na rozlíšenie väzieb. Prvá spočíva v meraní malého rozdielu síl nad väzbami. To sme síce očakávali, ale bol to ťažký oriešok,“ prehlásil odborník IBM Leo Gross. „Na druhý kontrastný mechanizmus sme narazili náhodou. Pri meraní pomocou AFM vykazovali väzby rozdielne dĺžky. Pomocou opakovaných výpočtov sme zistili, že príčinou tohto rozdielu je ohnutie molekuly oxidu uhoľnatého na špičke sondy mikroskopu.“

Ako uviedol časopis Science zo 14. septembra, pozorovali vedci z výskumnej divízie IBM Research násobnosť a dĺžku uhlíkových väzieb v molekule C60, ktorá je tiež známa pod anglickým označením „buckyball“ kvôli tvaru futbalovej lopty a v dvom plošným polycyklickým aromatickým uhľovodíkom (PAH), ktoré vyzerajú ako malé vločky grafénu.

Jednotlivé väzby medzi atómami uhlíku sa v týchto molekulách nepatrne líšia svojou dĺžkou a silou. Všetky dôležité chemické, elektronické a optické vlastnosti týchto molekúl sa odvíjajú od rozdielov väzieb v polyaromatických systémoch. Tieto rozdiely boli teraz po prvýkrát odhalené u jednotlivých molekúl i väzieb. Tento poznatok môže rozšíriť základné chápanie na úrovni jednotlivých molekúl, čo hrá významnú úlohu pri výskume nových elektronických zariadení, organických solárnych článkov a organických svetelných diód OLED.

Vedci z IBM v predchádzajúcom výskume použili mikroskop atómových síl (AFM) so špičkou sondy, ktorá je zakončená jedinou molekulou oxidu uhoľnatého (CO). Špička sondy osciluje s miniatúrnou amplitúdou nad pozorovanou vzorkou. Tým sa merajú sily medzi špičkou a vzorkou (napr. molekulou) a vytvára sa obraz.

Zakončenie špičky oxidom uhoľnatým funguje ako silná lupa, ktorá odhaľuje atómovú štruktúru molekuly vrátane ich väzieb. Vďaka tomu mohli vedci detekovať jednotlivé väzby, ktoré sa líšia len 3 pikometrami, čiže 3 × 10-12 metra, čo predstavuje asi jednu stotinu priemeru atómu. V minulosti sa výskumnému tímu podarilo zobraziť chemickú štruktúru molekuly, ale nie nepatrné rozdiely väzieb. Rozpoznanie násobnosti väzieb sa približuje k hraniciam súčasnej rozlišovacej schopnosti tejto metódy a rozdiel medzi týmito väzbami tiež často zastierajú iné vplyvy. Vedci preto museli vybrať a syntetizovať molekuly, u ktorých bolo možné tieto rušivé vplyvy vylúčiť.

IBM a nanotechnológie
Vedci sa pokúšajú „vidieť“ atómy a molekuly a manipulovať s nimi, aby prehĺbili ľudské poznanie a posunuli hranice výrobných možností na úroveň nanometrov. IBM je priekopníkom nanovedy a nanotechnológie od roku 1981, kedy vedci z výskumného centra IBM v Zürichu Gerd Binnig a Heinrich Rohrer vyvinuli rastrovací tunelový mikroskop.

Za tento vynález, ktorý umožnil zobrazenie jednotlivých atómov a neskôr manipuláciu s nimi, získali Binnig a Rohrer v roku 1986 Nobelovu cenu za fyziku. Binnig ešte v roku 1986 vyvinul AFM, potomka rastrovacieho tunelového mikroskopu (STM). STM je všeobecne považovaný za nástroj, ktorý otvoril dvere do nanosveta.

Minulý rok bolo v Zürichu v rámci areálu výskumného centra otvorené nové stredisko „Binnig and Rohrer Nanotechnology Center“ pre spoluprácu v nanovýskume na svetovej úrovni. Toto stredisko je súčasťou strategického partnerstva v oblasti nanotechnológie so švajčiarskou univerzitou ETH v Zürichu, jednou z predných technických univerzít v Európe.

Prehľadnú časovú os výskumu nanotechnológie v uplynulých 30 rokoch nájdete tu.

O IBM
Spoločnosť IBM je jednou z najväčších IT spoločností na svete a pod názvom International Business Machines poskytuje klientom svoje služby už viac ako 100 rokov. Celosvetovo pôsobí vo vyše 170 krajinách, pričom neustále rozširuje svoje geografické pokrytie, a zamestnáva vyše 430 tisíc zamestnancov. Poslaním spoločnosti IBM je pomocou integrovaných, flexibilných a efektívnych riešení pomáhať svojim zákazníkom redukovať náklady a zvýšiť tak ich konkurencieschopnosť na trhu.

Na Slovensku spoločnosť IBM aktívne pôsobí od roku 1990. Samostatná pobočka IBM Slovensko s.r.o. bola založená 7. decembra 1992 a jej generálnym riaditeľom je Branislav Šebo. Hlavné sídlo IBM Slovensko sa nachádza v Bratislave s pobočkami v Banskej Bystrici a Košiciach.