Молекуларен ротор - спектар на науката
Вести: Молекуларен ротор
Но, експериментот не демонстрира само концепт што подоцна може да се примени во екстремно мали електронски уреди. Исто така, се дадени информации за природата на врската што се формира кога молекула на кислород се апсорбира на платина и како електроните можат да предизвикаат движење на молекулата. Платината често се користи како катализатор за забрзување на реакциите на оксидација, на пример во после третман на издувни гасови во автомобили.
Бери Ц. Стипе, Мохамад Резаеј и Вилсон Хо од Универзитет Корнел пријавено на 18 март 1998 година на годишното собрание на Американско физичко друштво во Лос Анџелес од нејзиниот експеримент. Резултатите беа презентирани и во Наука објавено на 20 март 1998 година.
Користење на „домашен“ микроскоп за тунелирање со скенирање (скенирање на микроскоп за тунелирање, СТМ) со исклучителна прецизност, истражувачите испратија мала електрична струја преку молекула на кислород што беше врзана за рамна платина површина. Системот се лади на температура од 8 Келвин со цел да се спречат случајни молекуларни движења.
Срцето на СТМ е остра точка во форма на игла која се наоѓа на помалку од милијардитиот метар над површината што треба да се скенира. Кога се применува напон, многу мала електрична струја тече помеѓу површината и иглата. Како што иглата се поместува за да ја скенира површината, нејзината висина се прилагодува така што протокот на струјата останува постојан. Потоа, компјутерот може да ги процесира движењата нагоре и надолу за да конструира точна слика на површината што индивидуалните атоми и молекули се појавуваат како испакнатини или депресии. Во новите експерименти, истражувачите исто така го користеле врвот за да применат импулси на краток напон, така што поединечните молекули се вртат.
Молекулата на кислород се состои од два атома на кислород. Ако е апсорбирана на платина-рампа, лежи скоро рамно на површината, со еден атом малку повисок од другиот. Оската помеѓу двата атома е наклонета малку подалеку од површината. Во оваа позиција електроните се почесто на врвот на молекулата, а сликата СТМ покажува молекула во облик на круша.
Истражувачите го поставиле врвот на СТМ директно над оската помеѓу двата атома на молекулата на кислород и примениле пулсен напон од 0,15 волти што трае околу 40 милисекунди. По околу 20 милисекунди, тие забележале мала промена на „струјата на тунелот“ - која нормално тече помеѓу врвот и површината. Оваа промена покажа дека молекулата направила ротација. Сликите на СТМ го потврдија ова: Откриле дека молекулата ротирала на нова точка на ориентација по секоја промена на струјата. Според Хо, кога се применува напон, електроните што се движат од врвот до молекулата додаваат енергија на молекулата. Како резултат, атомските јадра мигрираат на една од трите можни стабилни обележја.
СТМ во лабораторијата на Хо може да се контролира толку прецизно што струјата од врвот на микроскопот може да биде насочена не само кон една молекула, туку дури и кон одредена точка на таа молекула. Струјата може да се позиционира со точност од 0,01 ангстром вертикално и 0,1 ангстром хоризонтално, објаснува Хо.Ангстром е десет милијардити метар, што е приближно половина атомски дијаметар.
За време на пулсот на напон, различна струја тече во секоја од трите стабилни позиции на молекулата. „На компјутерот може да му се укаже да го запре пулсот на напонот на одредено ниво на струја за тунелирање, така што молекулата да остане на која било посакувана локација“, велат истражувачите. Според ова, може да се поправи молекула во одредена положба со цел да се складираат информации.
Издавачката куќа Хајделберг Спектрум дер Висеншафт управува со овој портал. Неговите онлајн и печатени списанија, вклучувајќи ги „Спектар на науката“, „Мозок и дух“ и „Спектар - умрете го Воче“ извештај за тековните наоди од истражувањето.