Saniyenin milyarda biri için tek molekül kontrolü

Anonim

Bath Üniversitesi'ndeki fizikçiler, bazı garip sonuçların ilgisini çekerek, milyonlarca insanın milyarda biri için bireysel moleküllerin nasıl manipüle edilip kontrol edileceğini keşfettiler.

Onların yeni tekniği, bilim adamlarının tek molekül düzeyinde çalışabilecekleri en küçük ölçeklerin bazılarında kimyasal bir reaksiyonu kontrol etmenin en hassas yoludur. Nanobilim ve nanofizik alanlarındaki araştırma olanaklarını açacak.

"STM (taramalı tünelleme mikroskobu) moleküler manipülasyon" olarak adlandırılan nanobilimin aşırı sınırında bir deney, genellikle tek bir elektron ekleyerek uyarıldığında bireysel moleküllerin nasıl tepki verdiğini gözlemlemek için kullanılır.

Geleneksel bir kimyager bir reaksiyonu test etmek için bir test tüpü ve bir Bunsen beki kullanabilir; Burada reaksiyonu sürmek için bir mikroskop ve elektrik akımı kullandılar. Akım o kadar küçük ki, hedef moleküle çarpan bireysel elektron dizilerine daha çok benziyor. Fakat bu deney, pasif bir süreçtir - molekülün elektronuna eklendiğinde araştırmacılar sadece ne olduğunu gözlemlerler.

Ancak Dr. Kristina Rusimova, tatildeyken verilerini laboratuvardan incelediğinde, standart bir deneyde bazı anormal sonuçlar ortaya çıkardı; Elektrik akımı açıldığında, reaksiyonlar her zaman daha hızlı gerçekleşir, burada olmadığı gibi.

Dr. Rusimova ve meslektaşları, ayları etkisizleştirmek ve deneyleri tekrarlamak için olası açıklamaları düşünerek aylar harcadılar, ama sonunda bilimde yayınlanan yeni araştırmada, tek moleküllü deneyleri daha önce görülmemiş derecede kontrol etmenin bir yolunu bulduklarını fark ettiler.

Ekip, mikroskopunun ucunu, incelenen moleküle çok yakın tutarak, bir metrenin 600-800 trilyonyosunda, elektronun hedef moleküle yapışmasının ne kadar sürdüğünü, iki dereceden fazla emre göre azaltabildiğini keşfetti. ve sonuçta ortaya çıkan reaksiyon, burada bir silikon yüzeyinden uzaklaştırmak için bireysel toluen moleküllerini (desorb) hareket ettirmek, kontrol edilebilir.

Ekip bunun, uç ve molekülün, elektronun molekülden geçmesi için yeni bir kanal sunan ve böylece elektronun molekül üzerinde harcadığı zamanı azaltan ve böylece şansını azaltan yeni bir kuantum hali oluşturmak için etkileşime girdiğine inanıyor. elektron reaksiyona neden olur.

En hassas olanında, reaksiyon süresi, sadece 0.1 femtosaniye kadar 10 femtosaniye kadar olan doğal sınırı için kontrol edilebileceği anlamına gelir.

Rusimova, “Bu, yaptığımız tamamen standart bir deneyden elde edilen verilerdi, çünkü tüm ilginç şeyleri tükettiğimizi düşündük, bu sadece son bir kontroldü. Ama verilerim 'yanlış' görünüyordu - tüm grafiklerin gitmesi gerekiyordu. yukarı ve benim aşağı indi. "

Çalışmanın baş yazarı olan Dr. Peter Sloan şunları ekledi: “Eğer bu doğru olsaydı, tamamen yeni bir etkiye sahiptik ama çok çarpıcı bir şey iddia edersek, gerçek ve emin olmak için bazı çalışmalar yapmamız gerektiğini biliyorduk. yanlış pozitiflere kadar. "

"Her zaman mikroskopumun Millennium Falcon'a benzediğini düşünürüm, çok zarif değil, onu çalıştıran insanlar tarafından bir arada tutulur, ama ne yaptıysa harikadır. Kristina ve doktora öğrencisi Rebecca Purkiss arasında mekansal kontrol seviyesi mikroskop üzerinde bu yeni fiziğin kilidini açmak için anahtar vardı. "

Sloan, şunları ekledi: "Bu çalışmanın temel amacı, bu uç sınırda maddeyi kontrol etmemize olanak tanıyan araçları geliştirmek. Doğanın gerçekten kırılmasını istemediği kimyasal bağları kırmak veya moleküler yapıları üretmek Termodinamik olarak yasaklanmış olan çalışmalarımız, tek molekülleri ve bunların reaksiyonlarını kontrol etmek için yeni bir yol sunmaktadır.Tam olarak bizim denememizi kurarken ayarlayabileceğimiz yeni bir araca sahibiz.Biz bu ölçekler üzerinde çalışmanın aşırı doğası bunu zorlaştırır, ancak aşırı çözünürlüğe sahibiz. ve bu teknikle tekrarlanabilirlik. "

Ekip, yeni tekniğinin, ilk defa sağladığı seçenekler sayesinde, nano ölçekteki birçok yeni deney ve keşif için kapıyı açacağını ümit ediyor.

menu
menu