據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月27日報道，IBM蘇黎世研究所的科學(xué)家首次成功地為單個分子內(nèi)的電荷分布成像。這一成就將使科學(xué)家能對單分子開關(guān)、原子與分子間鍵的形成進行深入研究，也使這一技術(shù)在未來太陽能的光能轉(zhuǎn)化、能量存儲或分子尺度的計算設(shè)備等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力。

　　IBM公司的科學(xué)家使用一類特殊的原子力顯微鏡——開爾文探針力顯微鏡，在低溫環(huán)境和超高真空內(nèi)，直接為單個萘酞菁有機分子內(nèi)的電荷分布進行了成像。研究發(fā)表在最新一期的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

　　盡管掃描隧道顯微鏡能被用來為一個分子的電子軌道成像；原子力顯微鏡也能被用來分解分子結(jié)構(gòu)，但迄今為止，人們還不能為單個分子內(nèi)的電荷分布成像。

　　加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)教授米歇爾·克羅米表示：“最新研究展示了一項非常重要的新能力，借助這一技術(shù)，科學(xué)家們以后能直接測量單個分子內(nèi)的電荷是如何自我安排的。理解這種電荷分布對于理解分子在不同環(huán)境下如何工作非常關(guān)鍵。這一技術(shù)將對物理、化學(xué)和生物學(xué)的很多領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。”

　　實際上，IBM的新技術(shù)與掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡一起，相互補充地為科學(xué)家們提供了與分子有關(guān)的信息，展示了分子的不同屬性。就像X射線、磁共振成像（MRI）或超聲波等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，能相輔相成地提供與個人的身體情況和健康狀況有關(guān)的信息一樣。

　　該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、IBM蘇黎世研究所納米尺度體系研究小組的物理學(xué)家費邊·蒙表示：“這項技術(shù)為我們提供了另外一條信息通道，將進一步擴展我們對納米尺度物理學(xué)的理解。借此技術(shù)，科學(xué)家們將能在單分子尺度上調(diào)查，當(dāng)單個化學(xué)鍵在原子和分子表面間形成時，電荷是如何被重新分布的。當(dāng)我們建造原子和分子尺度的設(shè)備時，這一點不可或缺。”

　　例如，這項技術(shù)能被用來研究所謂的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物內(nèi)的電荷分離和電荷輸送情況。這些絡(luò)合物由兩個或多個分子組成，擁有巨大的應(yīng)用潛力，可用于能量存儲或光伏學(xué)等領(lǐng)域，很多科學(xué)家正在對它們進行深入研究。

　　在IBM蘇黎世研究所領(lǐng)導(dǎo)STM和AFM研究活動的資深科學(xué)家杰拉德·梅爾補充道：“這項研究標(biāo)志著我們使用掃描探針顯微鏡（SPM）在原子尺度控制和探索分子系統(tǒng)方面取得了重大進展。”（劉霞）