Наука теперь может видеть даже отдельные молекулы

В последнее время, благодаря появлению точнейших научных инструментов, ученым предоставляется возможность рассматривать строение материи на все меньшем и меньшем уровне.

К примеру, ученые уже были в состоянии увидеть отдельные молекулы и даже траектории движения электронов. Недавно, ученые из IBM Research опубликовали новые изображения молекул вещества, детализация которых позволяет увидеть не только внутримолекулярные межатомные связи, но и определить «на глаз» различия между ними.

Это изображение, показывает молекулу нанографена, состоящую из нескольких атомов углерода. На изображении можно увидеть линии, соединяющие соседние атомы, и эти линии являются непосредственно межатомными связями. И если присмотреться очень тщательно, то можно заметить, что некоторые из межатомных связей короче, чем остальные.

Более короткие межатомные связи более сильны и впервые в истории мы можем визуально отличить различные межатомные связи. Эти различия, если выразить их в абсолютных величинах, имеют размер трех пикометров, одной сотой от диаметра атома. На втором изображении молекулы нанографена немного другой формы эти различия можно увидеть более ясно.

Молекула ароматического углеводорода в атомно-силовой микроскоп IBM. Фото: IBM Research — Zurich

Инструмент, с помощью которого ученым удалось получить столь детализированные изображения, называется сканирующим атомно-силовым микроскопом (atomic force microscope, AFM). В этом микроскопе используется единственная молекула угарного газа (CO) для отслеживания крошечных деталей и элементов других молекул. Перемещая молекулу CO над исследуемой молекулой и измеряя ее отклонения от оси, микроскоп AFM очень медленно создает изображения, чем-то напоминающие топографические карты. На приведенном ниже видеоролике специалисты компании IBM демонстрируют как это работает.

Достаточно невероятно наблюдать за тем, что некоторые материалы, которые мы изучали в рамках школьной программы по физике и химии, реальны, они существуют и работают внутри реальных молекул. Вспомните те рисунки межатомных связей, которые учителя чертили на школьной доске, в те времена они являлись всего лишь нашим гипотетическим представлением реального мира. А сейчас эти гипотетические представления постепенно становятся доказанными фактами.