Najostrzejsze zdjęcie
Naukowcy z IBM-a wykonali fotografie pojedynczej molekuły w niespotykanej dotychczas rozdzielczości. Udało się to dzięki wykorzystaniu techniki bezkontaktowej mikroskopii sił atomowych.
Uczeni użyli mikroskopu pracującego w próżni w temperaturze -268 stopni Celsjusza. Wykonali zdjęcia pojedynczej molekuły pentacenu. Po raz pierwszy w historii udało się zobaczyć pojedyncze atomy w molekule. Dotychczas były one zasłaniane przez chmurę elektronów.
Molekuła pentacenu składa się z 22 atomów węgla i 14 atomów wodoru. Jej długość wynosi zaledwie 1,4 nanometra, a odległości pomiędzy sąsiednimi atomami węgla to 0,14 nm. To milion razy mniej niż wynosi średnica ziarna piasku.
Tak dokładne obrazowanie było możliwe dzięki uzyskaniu niezwykle małej odległości pomiędzy molekułą a ostrzem mikroskopu. Zwykle w technice bezkontaktowej ostrze znajduje się w odległości 10-100 nanometrów od badanego przedmiotu. W takiej odległości urządzenie nie zarejestrowałoby jednak wystarczająco dobrego obrazu.
Dlatego też naukowcy z IBM-a postanowili zbliżyć ostrze na znacznie mniejszą odległość. Problem jednak w tym, że wskutek oddziaływania z atomami mogło ono zostać odepchnięte lub też molekuła mogła się doń przyczepić. W obu przypadkach uzyskanie odpowiedniego obrazu nie byłoby możliwe.
Specjaliści odpowiednio przygotowali ostrze, najpierw umieszczając na nim molekułę tlenku węgla. Dzięki temu, próbując różnych odległości, udało im się uzyskać najlepszy obraz w chwili, gdy ostrze znajdowało się zaledwie 0,5 nanometra nad molekułą.
Aby uzyskać pełną trójwymiarową mapę sił atomowych, mikroskop musiał być niezwykle stabilny zarówno mechanicznie jak i termicznie, co gwarantuje, że zarówno czubek ostrza jak i molekuła pozostaną niezmienione przez 20 godzin, w czasie których zbierane były dane - mówi Fabian Mohn, doktorant z IBM Research z Zurichu.
Komentarze (39)
mikroos, 29 sierpnia 2009, 22:34
Ciekawe, jaki zastosowali system stabilizacji drgań. Przecież przy pracy w takiej skali wystarczy, że ktoś przejedzie ciężarówką po szosie pod budynkiem i 20 godzin pracy idzie na marne
czesiu, 30 sierpnia 2009, 00:24
Pewnie badanie przeprowadzono w bunkrze przeciwatomowym
lucky_one, 30 sierpnia 2009, 09:30
Istnieje też być może inne wytłumaczenie. Tak jak w świecie nano grawitacja przestaje mieć znaczenie, może tak samo przy tych niewielkich odległościach drgania makro nie mają znaczenia - możliwe że po prostu mikroskop drgałby równo z molekułą, czyli względem siebie byłyby ciągle w tym samym położeniu
A to że dokonywałyby przesunięć względem drzwi od laboratorium albo blatu stołu to już pewnie nie ma znaczenia 
Jak myślicie?
mikroos, 30 sierpnia 2009, 11:46
Nie jestem pewny. O ile dobrze znam zasadę działania AFM, to dźwigienka "odczytująca" siły atomowe jest dość długa i mierzy się ją raczej w mikrometrach. A w takiej skali drgania są już istotne, o czym opowiadali mi np. koledzy z PWr zajmujący się nanotechnologiami. A chłopaki tylko wściekali się, bo musieli uzyskać dokładność na poziomie kilku mikrometrów, ale mieli pod budynkiem ulicę, po której jeździły autobusy ;D
pogo, 30 sierpnia 2009, 23:58
przy tej odległości to mogły im przeszkadzać tąpnięcia kawałka kopali po drugiej stronie globu... w końcu sejsmografy potrafią odnotować takie drgania, więc pewnie i przy tych badaniach był z tym problem... ciekawe jak sobie z tym poradzili
mikroos, 31 sierpnia 2009, 00:01
Być może wykonano po prostu serię pomiarów (stąd b. długi czas eksperymentu), a następnie wyniki poszczególnych obserwacji złożono w jedną całość.
sanders776, 31 sierpnia 2009, 00:37
EXPeryment wykonano w próżni.
mikroos, 31 sierpnia 2009, 00:48
A co to ma do rzeczy? W próżni nie działają prawa fizyki? Przecież cząsteczki pentacenu leżały na jakimś podłożu, więc gdyby podłoże się poruszyło, same cząsteczki też by musiały.
sanders776, 31 sierpnia 2009, 01:25
mikroos, 31 sierpnia 2009, 01:31
A tak konkretniej? W czym widzisz problem?
sanders776, 31 sierpnia 2009, 01:35
Jakby drgało to by im się nigdy nie udało, próżnia umożliwia stworzenie całkowicie oddzielnego środowiska badawczego, dlatego w niej przeprowadza się tak skomplikowane doświadczenia. Dopuki ściany komory nie zostaną przebite lub uszkodzone, można bezpiecznie kontynuować.
mikroos, 31 sierpnia 2009, 01:39
No i właśnie o tym samym mówię :-) Ale z tym sie już nie zgodzę:
To prawda, ale tylko przy założeniu, że cząsteczki wiszą w tej próżni. A one leżą na jakimś podłożu (nawet jeśli nad nim "nie ma nic", czyli jest próżnia), które jednak jest przytwierdzone do reszty maszyny, a ta z kolei stoi na ziemi. W ten sposób drgania przenoszą się na cząsteczkę, bo leży ona na materialnym podłożu, mimo iż nad nią samą "znajduje się" próżnia.
sanders776, 31 sierpnia 2009, 01:43
Kurcze, ale riposta. Budują to pewnie z materiałów które pochłaniają wszystkie drgania, wielowarstwowe. Widać na załączonym filmiku xD Czy to bęndzie konsensus ?
mikroos, 31 sierpnia 2009, 01:49
Jasne, że będzie
Tylko właśnie na tym polega cała zagadka, jak oni to wykombinowali 
Bo mnie na serio to ciekawi - przecież precyzja pomiaru musi być niesamowita. Ale ok, kończmy już 
Pozdro i witam na forum
sanders776, 31 sierpnia 2009, 01:50
Miłej nocki życze, jak się dowiesz coś dokładniej to daj znać. Trzeba rozwiązać tą intrygę
wilk, 31 sierpnia 2009, 08:49
Po najmniejszej linii oporu - w Wiki jest opis niwelacji drgań dla STM:
I z angielskiej:
sanders776, 31 sierpnia 2009, 11:16
No i to mi gra
radar, 2 września 2009, 09:45
Ja kiedyś tak kombinowałem, że można by zastosować pływaki, tzn. że na stole stoi jakiś stabilizowany pojemnik w nim woda,a na wodzie pływa drugi taki pojemnik z wodą, a w nim pływa sprzęt. Wiadomo, że woda też przenosi drgania, ale jednak w mniejszym stopniu, zwłaszcza jak w pierwszym pojemniku zastosuje się taki wybieg jak w skokach do wody, uwalnia się w wodzie gaz i bąbelki stabilizuja lustro wody. Wtedy na taki zestaw mógłby odizolować w miarę te drgania... chyba
radar, 2 września 2009, 10:33
przepraszam, ale skończył mi się edit.
... a może można by pójść w zupełnie inna stronę? Zamiast starać się odizolować od tych niepożądanych drgań, może można by je stłumić? Mam na myśli takie duże przyłożenie siły w jednym kierunku, że niewielkie drgania byłyby pomijalnie małe.
Wyobraźmy sobie wirówkę, taką dużą w jakich bada się np. wytrzymałość pilotów na przeciążenia (tylko wykonanej z dużą precyzją). Tam umieszczamy sprzęt i próbkę np. na przedłużeniu promienia, wtedy takie ostrze jest przyciskane przez ogromna siłę odśrodkową w kierunku próbki, co powinno zapewnić stabilność (mała składowa wektora siły od przypadkowych drgań). Oczywiście wcześniej trzeba by puścić parę przebiegów na sucho, żeby oszacować/zmierzyć wpływ niedokładności wykonania samej wirówki.
Takie tam znowu przemyślenia
mikroos, 2 września 2009, 10:38
ciężko jest mi wyobrazić sobie wirówkę, w której dźwigienkę odczytującą siły atomowej utrzymasz stabilnie na wysokości 0,5 nm od próbki
chyba już jednak łatwiej zrobić poduszkę gazową albo cieczową 
radar, 2 września 2009, 10:50
no ciężko, ale zakładając, że przeciążenie jest stałe to może udało by się coś takiego zrobić.
Co do poduszki, a może magnetyczną ?
Dochodzę do wniosku, że najlepiej jednak byłoby zamontować to w kosmosie, byłoby chyba dokładniej...
wilk, 2 września 2009, 15:48
Mi początkowo przez myśl przechodził zestaw przynajmniej trzech żyroskopów (coś jak w Hubble), ale zastanawiam się czy nie powodowałoby to pewnych wibracji.
mikroos, 2 września 2009, 15:51
Obawiam się, że jakikolwiek (elektro)magnes generowałby spore zakłócenia przy pomiarze :-\
lucky_one, 2 września 2009, 20:31
To może po prostu zastosować starą sprawdzoną metodę - przykleić taśmą klejącą