Mohly by být důležité při studiu grafenových zařízení, jimiž se v současné době zabývají jak vědci z průmyslového odvětví, tak i výzkumníci z univerzit s cílem uplatnit je např. při vysokorychlostní bezdrátové komunikaci a v elektronických displejích.
IBM a nanotechnologie
- Vědci se pokoušejí „vidět“ atomy a molekuly a manipulovat s nimi, aby prohloubili lidské poznání a posunuli hranice výrobních možností na úroveň nanometrů. IBM je průkopníkem nanovědy a nanotechnologií od roku 1981, kdy vědci z IBM Research v Curychu Gerd Binnig a Heinrich Rohrer vyvinuli řádkovací tunelový mikroskop.
- Za tento vynález, který umožnil zobrazení jednotlivých atomů a později manipulaci s nimi, získali Binnig a Rohrer v roce 1986 Nobelovu cenu za fyziku. Binnig dále v roce 1986 vyvinul AFM, potomka řádkovacího tunelového mikroskopu (STM). STM je obecně považován za nástroj, který otevřel dveře do nanosvěta.
- Minulý rok bylo v curyšském kampusu IBM Research otevřeno nové středisko „Binnig and Rohrer Nanotechnology Center“ pro spolupráci v nanovýzkumu na světové úrovni. Toto středisko je součástí strategického partnerství v oblasti nanotechnologií se švýcarskou ETH v Curychu, jednou z předních technických univerzit v Evropě.
- Přehlednou časovou osu výzkumu nanotechnologií v uplynulých 30 letech naleznete zde.
Jak napsali v časopisu Science ze 14. září, pozorovali vědci z IBM Research násobnost a délku uhlíkových vazeb v molekule C60, která je též známá pod anglickým označením „buckyball“ kvůli tvaru fotbalového míče a ve dvou plošných polycyklických aromatických uhlovodících (PAH), které vypadají jako malé vločky grafenu.
Jednotlivé vazby mezi atomy uhlíku se v těchto molekulách nepatrně liší svou délkou a silou. Veškeré důležité chemické, elektronické a optické vlastnosti těchto molekul se odvíjejí od rozdílů vazeb v polyaromatických systémech. Tyto rozdíly byly nyní poprvé odhaleny u jednotlivých molekul i vazeb. Tento poznatek může rozšířit základní chápání na úrovni jednotlivých molekul, což hraje významnou roli při výzkumu možností nových elektronických zařízení, organických solárních článků a organických světelných diod OLED. Zvláště pak bylo pozorováno uvolňování vazeb v okolí defektů v grafenu a změna vazeb při chemických reakcích a v excitovaných stavech.
Vědci ve svém dřívějším výzkumu použili mikroskop atomárních sil (AFM) s hrotem, který je zakončen jedinou molekulou oxidu uhelnatého (CO). Hrot osciluje s miniaturní amplitudou nad pozorovaným vzorkem. Tím se měří síly mezi hrotem a vzorkem (např. molekulou) a vytváří se obraz. Zakončení hrotu oxidem uhelnatým funguje jako silná lupa, která odhaluje atomární strukturu molekuly včetně jejích vazeb. Díky tomu mohli vědci detekovat jednotlivé vazby, které se liší pouhými 3 pikometry neboli 3 × 10-12 metru, což představuje asi jednu setinu průměru atomu.
Dříve se výzkumnému týmu podařilo zobrazit chemickou strukturu molekuly, ale nepatrné rozdíly vazeb nikoliv. Rozpoznání násobnosti vazeb se přibližuje k hranicím současné rozlišovací schopnosti této metody a rozdíl mezi těmito vazbami také často zastírají jiné vlivy. Vědci proto museli vybrat a syntetizovat molekuly, u nichž bylo možné tyto rušivé vlivy vyloučit.
Zdroj: IBM
