Fizikų komanda, kurią sudarė IBM padalinio Šveicarijoje ir Liverpulio universiteto (Jungtinė Karalystė) atstovai, sugalvojo būdą, kuris praplėčia skenuojančio tunelinio mikroskopo metodu gautus rezultatus. Svarbiausia tai, kad dabar galima pavaizduoti pavienių molekulių orbitales. Mokslininkų darbas publikuotas „Physical Review Letters“ žurnale.
Molekulinės orbitalės vaizduoja molekulės sritis, kuriose didžiausia tikimybė aptikti elektroną. Jos gaunamos taikant matematines formules ir paprastai vaizduojamos kaip turintys mazgus debesėliai. Molekulinės orbitalės padeda lengviau įsivaizduoti, kaip molekulės atiduoda arba pasidalina elektronais formuodamos cheminius ryšius.
Nuo pat jos išradimo 1981 metais skenuojanti tunelinė mikroskopija iš esmės buvo geriausias metodas kurti atskirų atomų ir jų elektroninių savybių atvaizdus. Šios mikroskopijos įrangos pagrindą sudaro kelių atomų pločio adatėlė, kuri judinama ore prie pat tiriamojo bandinio. Tiekiama įtampa leidžia elektronams keliauti tarp adatėlės ir bandinio. Tokiu būdu galima išmatuoti tiriamosios medžiagos paviršiaus elektronų tankį, kuris panaudojamas konstruojant atvaizdavimo modelius.
Deja, įprastinis skenuojančios tunelinės mikroskopijos metodas nesugeba pavaizduoti pavienių molekulių orbitalių. Taip yra todėl, kad objekto paviršiuje esančių elektronų tankis neatskleidžia matematinio orbitalės aprašo, be to, neužtenka ir erdvinės skyros. Taip pat reikia pažymėti, kad bandiniai paprastai padedami ant metalinio paviršiaus, kuris gali turėti įtakos atliekamiems matavimams.
Minėtųjų institucijų fizikų komanda išsprendė lengviausią galvosūkio dalį padengdama paviršių, ant kurio patalpinamas bandinys, druska. Toliau tam, kad pagerintų matavimų skyrą, jie ant paties adatos galiuko prikabino vieną anglies monoksido molekulę. Taip pasielgta todėl, kad išorinė anglies monoksido molekulės orbitalė turi du išsikišusius skirtingų fazių (neigiamos ir teigiamos) debesėlius. Tokia patobulinta adatėlės struktūra yra kur jautresnė tiriamajai medžiagai.
Naudodami šį metodą, tyrėjai sugebėjo nustatyti molekulinių orbitalių mazgų padėtis, kurios leido sukurti atvaizdus, pagrįstus elektronų buvimo vietomis.
„Jiems pavyko pavaizduoti šaunius mažyčius paveiksliukus, – džiaugiasi kolegų sėkme Nacionalinės Kanados tyrimų tarybos atstovas Deividas Viliniueiva (David Villeneuve). – Skenuojančios tunelinės mikroskopijos metodas yra vertinga molekulių atvaizdavimo technologija. Kartais kvantiniai skaičiavimai nebūna teisingi, o kartais pamatai tai, ko nesitikti.“ Patys tyrėjai tikisi, kad jų darbas pravers kuriant molekulines technologijas.
