وب‌سایت یک‌پزشک – میثاق محمدی‌زاده: محققان دانشگاه Ulm آلمان در پروژه SALVE موفق شدند اولین ویدیو از پیوند و گسستن دو اتم را ضبط کنند. این ویدیو توسط ابزار TEM در مقایس ۱ نانومیکرو گرفته شده و برای اولین بار در دنیا است.

ابزار میکروسکوپی الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy) پرتو‌هایی از الکترون‌ها را از یک نمونه ماده فوق‌العاده نازک عبور می‌دهد تا بر اثر تعامل الکترون‌ها با ماده، تصویر به ثبت برسد.

ابزار TEM دقیقا همان کاری را می‌کند که عکاسی‌های سنتی در سطحی کلان انجام داده و با پرتوافکنی نور زیاد روی یک سوژه، تصویر آن را ثبت می‌کردند. فقط در اینجا از الکترون به جای نور استفاده می‌شود. الکترون‌ها به حدی ریز هستند که وقتی از ماده نمونه عبور کرده؛ حرکت اتم‌ها در مقایس‌های بسیار کوچک نانومتری را آشکار می‌سازند.

محققان در این پروژه از ابزار‌های SALVE برای ضبط فیلم در حد نانو استفاده کردند. اتم‌های مشاهده شده در این ویدیو هر کدام اندازه‌ای یک چهارم نانومتر دارند.

دانشمندان دانشگاه Ulm آلمان در مقاله خود توضیح دادند که در این فیلم دو اتم رنیوم (rhenium) با یکدیگر پیوند داده شده‌اند. این عمل با استفاده از یک دیوار کربنی نانوتیوب (SWNTs) به عنوان یک نانوتیوب تستی صورت گرفته است. الکترون‌های عبوری نیز روی این پیوند مولکولی تاثیرگذار هستند و فرآیند آن را تشدید می‌کنند تا ما بهتر بتوانیم آن را مشاهده کنیم.

یک اتم رنیوم به طور جداگانه ۲۰۵ پیکومتر است؛ ۲۰۵ تریلیونم متر و یک دویست و پنچم نانومتر. رنیوم دارای عدد اتمی ۷۵ و یک عنصر فلزی سنگین محسوب می‌شود، ولی در میان عناصر و مواد دیگری قرار گرفته است.

محققان دریافتند نانولوله‌های کربنی از یک تا چند نانومتر عنصر رنیوم دارند که به دیواره‌ها چسبیده و با نانولوله‌های کربنی پیوند برقرار کردند.

کشف اسرار عناصر و پیوند‌های فلزی

در این پروژه، استفاده از ابزار TEM نه تنها امکان تصویربرداری و فیلم‌برداری از یک پیوند اتمی را فراهم کرده است؛ بلکه به پیشرفت و سرعت این پیوند می‌افزاید. دانشمندان در خلال این تصویربرداری، ثابت می‌کنند الکترون‌ها می‌توانند منبع انرژی برای پیوند‌های فلزی باشند و شتاب حرکت اتم‌ها را بیشتر می‌کنند.

اتم‌ها در یک نانولوله کربنی محصور می‌شوند تا رفتار آن‌ها بهتر و دقیق‌تر ضبط شود. ساختار این نانولوله کربنی هم روی این پیوند تاثیرگذار است. مثلا، دانشمندان دیواره‌های این نانولوله کربنی را با انحنای زیاد ساختند تا پیوند تحت تاثیر محیط هم باشد. در شرایط عادی، پیوند دو اتم رنیوم بسیار سخت‌تر و طولانی‌تر است.

ان‌چه اکنون اهمیت دارد؛ دستیابی به فناوری جالب و مهیجی برای فیلم‌برداری از سایر عناصر اتمی با ابزار TEM است. همیشه پیوند‌های فلزی از اهمیت و اسرارآمیزی بالایی برخوردار بوده و دانشمندان تمایل زیادی دارند از نزدیک و با چشم خود این پیوند‌ها و ترکیب‌ها را مشاهده کنند.

یافته‌های این تحقیقات به دانشمندان کمک می‌کنند با دستکاری پیوندها، عناصر فلزی جدیدی بسازند یا آن‌ها را از هم تفکیک و فلزات کاملا خالص و بدون هیچ‌گونه ترکیب با عناصر دیگری به دست بیاورند.

فیلم کامل پیوند دو اتم رنیوم را در زیر مشاهده کنید: