Впервые получено изображение распределения заряда в одной молекуле

Используя особый вид низкотемпературной атомно-силовой микроскопии в сверхвысоком вакууме специалисты IBM Research Лео Грасс (Leo Gross) и Герхард Майер (Gerhard Meyer) сумели впервые визуализировать распределение заряда в одной молекуле.

Для этого ученые применили разновидность атомно-силового микроскопа под названием Kelvin probe force microscopy (KPFM). Он позволяет регистрировать разность потенциалов между кончиком зонда и проводящей поверхностью образца, прикладывая такое напряжение, чтобы скомпенсировать электрическое поле. В качестве исследуемого объекта была взята крестообразная молекула нафталоцианина. Она используется также в созданном в IBM одномолекулярном логическом переключателе: два атома водорода в ее центре способны образовывать две различные конфигурации под действием импульса напряжения.

Используя KPFM ученые получили карты распределения зарядов для каждого из этих двух состояний молекулы. Чтобы достичь субмолекулярного разрешения потребовались многодневные усилия по обеспечению механической и термальной стабильности работы инструмента. Кроме того, чувствительность была повышена размещением на кончике зонда одной молекулы окиси углерода.

Экспериментальные результаты подтверждены теоретическими расчетами, выполненными Фабианом Моном (Fabian Mohn), и Николаем Моллом (Nikolaj Moll) из группы вычислительных наук центра IBM Research в Цюрихе.

Предложенная методика позволит углубить понимание физических процессов, происходящих на наноуровнях, и будет способствовать дальнейшему прогрессу в таких областях, как преобразование солнечной энергии, эффективные аккумуляторы и молекулярные вычислительные устройства.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI