Molekyler i fokus

I veckans Science¹, liksom på BBC och andra nyhetskanaler har man kunnat se den här spektakulära bilden på en molekyl, pentacen, avbildad med hjälp av ett atomkraftsmikroskop (AFM).

När jag först såg bilden trodde jag det var resultatet av en simulering eller liknande, men det är istället resultatet av massor av tålamod och hårt arbete. Och visst är det en jäkligt snygg bild‼!

För den som inte själv gjort AFM-mätningar är det kanske svårt att uppskatta jobbet som ligger bakom. En idé kan man få om man läser extramaterialet som finns online. Där beskriver de bland annat hur de tillverkar sina AFM-prober genom att plocka upp guldatomer, en och en, tills de har en bra, symmetrisk prob. I artikeln visar de också att ytbeläggningen på proben spelar stor roll för avbildningsförmågan. Även den beläggningen plockas upp atom för atom eller molekyl för molekyl.

I artikeln visar Gross et al. att man med ett AFM kan studera en molekyls struktur och laddningdensitet och kanske till och med bindningstal och -längder . I det här fallet har man valt en plan molekyl som ligger snällt still på ytan. Det skall bli intressant att se om de går vidare till mer avancerade strukturer. Författarna spekulerar i slutet av artikeln att man kanske kan använda tekniken till att studera reaktiviteten hos specifika positioner hos en molekyl eller att studera transport av enskilda elektroner genom molekylen.

Den här tekniken är dock långt ifrån att bli någon standardteknik inom den närmsta tiden. Det kräver inte bara ett AFM som arbetar i ultrahögt vacuum och temperaturer på 5K utan författarnas AFM är dessutom mekaniskt oerhört stabilt. De nämner siffror på att det driver mindre än 1 Å/timma (We observed (and compensated) vertical drift of less than 0.2 Å/h and lateral drift of less than 1.0 Å/h.), där en Ångström är ca diametern hos en väteatom. Med hjälp av samma instrument visade författarna i juli, också i Science², att de kan mäta laddningen på en enskild atom adsorberad på en yta. Men, förutom att det är spännande grundforskning, så är det även utvecklandet av instrumentet som är viktigt. Liksom utveckling inom Formel 1 till slut hamnar i först Mercedesen och sedan Fiaten på gatan så kan det här nog leda till intressant utveckling hos andra, mindre specialiserade (och superdyra), AFM.

För övrigt kan man nämna att IBMs labb i Rüschlikon utanför Zürich, där arbetet utförts, är det labb där sveptunnelmikroskopet uppfanns av Binnig och Rohrer, vilket gav Nobelpris i fysik 1986. Året därefter var det dags igen; Bednorz och Müller hade upptäckt högtemperatursupraledarna och labbet i Rüschlikon fick sitt andra Nobelpris i rad. Det är alltså ett absolut världsledande labb vi talar om. Därtill ett av de få ledande grundforskningslabben inom företagsvärlden, särskilt efter det legendariska Bell Labs (sex Nobelpris!) slagit igen den verksamheten.


¹ L. Gross, F. Mohn, N. Moll, et al., The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy. Science 325, 1110-5 (2009).
² L. Gross, F. Mohn, P. Liljeroth, et al., Measuring the Charge State of an Adatom with Noncontact Atomic Force Microscopy. Science 324, 1428-32 (2009).

 Andra bloggar om: fysik, nanovetenskap, AFM, vetenskap.