原子力顯微鏡觀察原子和分子

據英國《每日郵報》報道，IBM的科學家借助原子力顯微鏡，首次將拍攝到的單個并五苯分子的照片呈現(xiàn)在人們面前。
如下圖所示：

高分辨率的原子力顯微鏡（AFM）一直延伸到了一個新的應用，就是獲得單個分子的在化學反應之前和之后的照片。
一個由化學教授Felix R. Fischer 和 the University of California， Berkeley的物理學教授Michael F. Crommie領導的研究小組，利用AFM去觀察烯二炔類化合物及其銀表面由熱引起的環(huán)化產品的圖像。
研究人員選擇了烯二炔系統(tǒng)去研究，因為他們認為這將獲得像像石墨烯一樣的結構，F(xiàn)ischer說。他和他的同事們都感興趣，在開發(fā)表面支持的反應，產生這樣的結構，將會在分子電子學應用。

烯二炔可以進行各種競爭性的環(huán)化過程，生產多種具有挑戰(zhàn)性的需要識別的產物。結構鑒定技術，像質譜和核磁共振光譜，有時就會失敗，比如當所有的產品具有相同的質量和混合產物的核磁共振光譜有重疊式，是很難解決的。
幾年前，當IBM的研究人員公布一個單分子并五苯的原子和化學鍵的圖像時，AFM成為頭條新聞。這種技術已經被用于幫助天然產物的結構測定，確定在C60和多環(huán)芳烴之間的成鍵系列的差異，并揭示了二苯并[A，H]蒽異構體之間的相互轉換。
Fischer ，Crommie和他們的同事在新的工作中，在銀的表面，沉積1，2 - 雙[（2 - 乙炔基苯基）乙炔基]苯，然后當加熱至超過90℃以引起環(huán)化時，他們用AFM對分子進行成像。然后，他們對產物進行拍攝。他們發(fā)現(xiàn)，一半的分子轉變成了多環(huán)狀芳香結構，多環(huán)狀芳香結構主要由5個六元環(huán)和融合在一起構成。另外四分之一的分子形成了一個特殊的結構，它由一個四元環(huán)和兩個五元環(huán)連接起來的的4個六元環(huán)結構。其余的產物是寡聚體結構和少量的環(huán)異構體。
Fischer說，這個結果讓他們很驚訝，主要是兩個方面。其中之一是，該反應產生一個相對比較純的兩種主要產物。另一個是這些產物的結構。“從直覺和教育上講，我們可以繪制了十幾個不同的產物，”他說。“但是他們沒有一個發(fā)生表面反應中。”和在溶液中的反應相比，表面實驗中觀察到的產物有很高的激活能壘。表面原子與分子的相互作用可能促進了意想不到的化學，菲舍爾說。
這個工作是一個偉大的成功案例，當你用原子力顯微鏡的時候， Leo Gross說，他領導了一個團隊研究可視化并五苯，并已開展幾個原子力顯微鏡的分子成像研究。 AFM持續(xù)低展示其潛在的結構測定，特別是隨著技術的進一步細化，揭示更多的原子細節(jié)，Gross說。

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