Дослідникам з Ноттінгемського та Ульмського університетів зараз вперше вдалося зловити момент, коли зв'язок атомів розпадається. Зображення було зроблено за допомогою просвічуючого електронного мікроскопа (ТЕМ), що робить події на дуже тонкій речовині видимими за допомогою електронного пучка, як-то так, як робиться макрозйомка, використовуючи лише електрони замість світла.

Головні персонажі

Роль атома ренію отримала завдяки його чудовому зовнішньому вигляду, що добре видно на знімках через його порівняно великі розміри. Це 205 пікометрів, що вірно відповідає 205 трильйонним часткам метра, але вважається, що воно виробляється на атомному рівні. Один з найрідкісніших елементів земної кори, 75-пластинковий важкий метал.

атомного

Місце знаходження

Вуглецеві нанотрубки, в яких відбувалися події, також мали розмір лише кілька нанометрів, і той факт, що атоми утворювали пару, ускладнював їх рух, тому вони були змушені залишатися в трубці. "Нанотрубки допомагають нам ловити атоми та молекули та розміщувати їх так, як ми хочемо". Андрій Хлобистов, керівник досліджень, "Оскільки атом ренію має високе число протонів, його легше спостерігати за допомогою електронного мікроскопа, ніж легші елементи, що дозволяє ідентифікувати кожен атом металу як темну пляму". Нанотрубка визначала утворення зв’язків. "На доступні режими зв’язку значний вплив мала кривизна стінки трубки, тому цілком обгрунтовано припустити, що в більш широкій нанотрубці з меншим ступенем кривизни атоми будуть менш обмеженими і утворюватимуть інші зв’язки.

Історія

Два атоми спочатку подорожували, утворюючи в нанотрубці молекулу дифенію, що добре видно на зображенні. "Ми спостерігали динаміку на атомному рівні, коли реній занурювався в графітову сітку нанотрубки і виявляв, що довжина зв'язків змінюється повільно, крок за кроком". - пояснила Уте Кайзер, професор Ульмського університету. Через деякий час рух атомів, що йдуть, почав змінюватися, коливання перетворювало раніше кругові елементи в еліптичну форму, розтягуючи зв’язок між ними. Коли довжина зв’язку перевищувала суму радіусів атомів, зв’язок раптово відривався і вібрація припинялася, зв’язок закінчувався. Атоми були незалежні один від одного.

Обережно, спойлер!

Однак через деякий час атоми знову знайшли один одного і знову утворили зв’язок. Щасливий кінець. «Зв’язки між атомами надзвичайно важливі в хімії, головним чином, щоб допомогти нам краще зрозуміти магнітні, електричні та каталітичні властивості матеріалів. Що робить це особливо складним, так це те, що перехідні метали, такі як реній, утворюють зв’язки різних порядків, від одиничного до чотириразового. Завдяки цьому спостереженню ми отримали уявлення про хімічну трансформацію металів ". сказав Стівен Сковрон, науковий співробітник Ноттінгемського університету.

Актори

Раніше дослідницька група зробила "кінотеатр" за допомогою просвічувальної електронної мікроскопії, який показав розташування атомів металу в рамках проекту SALVE, але момент утворення зв'язків ніколи не затискався на шиї.

“Наскільки нам відомо, це був перший випадок, коли еволюція, розпад та утворення зв’язків на атомному рівні були зняті. Електронний мікроскоп може стати важливим аналітичним інструментом при аналізі структури молекул, особливо кріогенного ПЕМ, за що його творці отримали Нобелівську премію в 2017 році. Ми розсуваємо межі молекулярної візуалізації, виходячи за межі простого структурного аналізу, до спостереження молекулярного руху в реальному часі ".

(Джерело: Новий Атлас, Фото: Pixabay, Wikimedia Commons)