Атомы, как известно, образуют связи и распадаются, процесс, который имеет решающее значение для всего во вселенной. Но поскольку это происходит в таких крошечных масштабах, это трудно для изучения и записи. Теперь исследователям из университетов Ноттингема и Ульма впервые удалось запечатлеть на видео атомы, образующие и разрывающие связи.
Команда использовала трансмиссионную электронную микроскопию (ТЭМ) для получения изображения пары атомов рения, так как они «ходили» рука об руку вдоль углеродной нанотрубки. Имея четырехкратную связь между ними, эти два атома образуют молекулу Re2.
«Было удивительно ясно, как два атома движутся парами, ясно указывая на связь между ними», — говорит Кеченг Цао, автор исследования. «Важно, что по мере того, как Re2 движется вниз по нанотрубке, длина связи меняется, указывая на то, что связь становится сильнее или слабее в зависимости от окружения вокруг атомов».
Затем исследователи увидели, как атомы раздвигаются, растягивая себя в эллиптическую форму, напрягая и в конце концов разрушая связь. И наконец, через некоторое время они снова объединились в молекулу Re2.
“Насколько нам известно, это первый случай, когда эволюция связей, разрыв и образование были зафиксированы на пленке в атомном масштабе”, — говорит автор исследования Андрей Хлобыстов. «Сейчас мы раздвигаем границы визуализации молекул за пределы простого структурного анализа, а также к пониманию динамики отдельных молекул в реальном времени.”
Конечно, визуализировать эту штуку сложно из-за того, насколько она мала — химическая связь между двумя атомами измеряется всего лишь 0,1-0,3 нанометра в длину, или примерно в 500 000 раз меньше, чем ширина человеческого волоса. Поскольку множество загадок все еще скрывается в атомных масштабах, эта новая техника может помочь дать некоторые ответы.
Исследование было опубликовано в журнале . Посмотрите, как атомы связываются и развязываются в видео ниже.