Ученые впервые наблюдали и визуализировали важные молекулярные вибрации
Москва, 10:55, 04 Апр 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Сфокусировав свет до размеров атома, специалисты Калифорнийского университета Ирвина создали первые изображения нормальных колебаний молекул – внутреннего движения, запускающего химию всех процессов, включая функции живых клеток.
В статье журнала Nature ученые описали опыты с серебряной полосой сканирующего туннельного микроскопа и кобальтовой порфириновой молекулы, размещенной на медной платформе, сообщает sciencedaily.com. Порфирины играют важную роль в биологии, участвуя в дыхании и фотосинтезе.
Ученые рассмотрели образец в квантовом режиме. Наблюдая за атомами в молекуле, они первыми записали вибрационные спектры и вызываемые ими изменения в связях компонентов.
«Годами мы измеряли частоты вибраций с помощью спектроскопии. Но только сейчас нам удалось увидеть, что и как двигается», — сказал профессор В. Ара Апкарян.
Поведение молекул визуализировалось шариками и нитями, представляющими атомы и связи, объяснил соавтор работы, Джунхи Ли. Исследование позволило показать реальные взаимодействия компонентов молекулы. Изображения появятся в учебниках, помогая студентам лучше понимать концепцию нормальных колебаний, рассматриваемую пока только в теории.
Для получения снимков атомарного разрешения, ученые проводили эксперименты в условиях высокого вакуума и низких температур (6 К). Так они устранили все внешние движения и расположили одноатомный зонд возле целевой молекулы. Последнюю расположили на медной платформе для предотвращения замерзания. Инструментом послужил атом серебра, на который действовали лазером. Двигая зонд вверх-вниз на расстоянии около 2 ангстрем, ученые смогли записать разницы частот в зависимости от участка молекулы.
«Мы получили микроскоп, о котором не мечтали еще несколько лет назад, — сказал Апракян. – Пространственное разрешение оптической микроскопии удалось улучшить, получив уникальные изображения».
На следующих этапах ученые продолжат совершенствовать технику измерения электрических полей в молекулах и использовать принципы квантовой интерференции для характеризации их структур.
