Navigáció

 


Következik....
darkside
Az erő sötét oldala

Nemsokára kezdődik

Pontos idő

Molekulafotózás

2010.08.07. 10:00 :: FRP

fotósA világ első fényképét Joseph Nicéphore Niépce készítette 1828 környékén 20 × 25 cm olajozott bitumenre. Az elmúlt közel 200 évben a technika nagyot fejlődött. A bitument felváltotta a celluloid, mely egy idő után már színérzékennyé is vált. A celluloidot az elmúlt években visszaszorítani látszik a digitális képalkotás. A két évszázad alatt készültek teleobjektívek, tükörreflexes készülékek, és még sorolhatnám, ha értenék a témához.
Laikusként eddig már hallottam természetfotózásról, divatfotózásról, portréfotózásról, sőt, még aktfotózásról is. Ismerek embereket, akik vonatokat, buszokat, villamosokat szoktak fotózni. Ez azonban számomra valami teljesen új: az IBM kutatóinak sikerült molekulát fotózniuk:


A Leo Gross, és csapata (Svájc) által először "lencsevégre" kapott molekula pedig nem  volt más, mint a fent látható pentacén (publikálva: Gross, L. et al. Science 325, 1110-1114 ).
Ha összehasonlítjuk a kapott képet az alatta található, szerkezetének ábrázolására régóta használt modellel, szembetűnő a hasonlóság. Szép esete ez annak, mikor egy elméletről bebizonyosodik, hogy fura módon igaz.

Persze ilyen kis méretű test lefényképezése  nem szokványos feladat, nem-szokványos fényképezőgép kell hozzá. Az igazság az, hogy nem is fényképezőgépről van itt szó, mivel bár tartalmaz az optika elvein működő alaktrészt, nem optikai úton történik a képalkotás. A kép ugyanis egy atomi erő mikroszkóppal (Atomic Force Microscopy, a továbbiakban AFM) készült. Ennek végletekig leegyszrűsített működési elve a következő:
Egy nagyon pici, a vizsgálandó test - esetünkben a molekula - méreténél kisebb hegyű tűt (valahol itt kezdődik a nanotechnológia) mozgatnak a minta fölött. A tű egy oszcilláló rugóra van rögzítve. Ahogy a tű hegye kölcsönhatásba lép a vizsgálandó felülettel (ez nem közvetlen érintkezést jelent, hanem a testek között fellépő erőket, pl. van der Waals kölcsönhatást), megváltozik az oszcilláció frekvenciája. A változást egy lézeres érzékelő követi. A molekulában lévő különböző atomok különböző erővel hatnak a tűre, különböző mértékben változtatják meg a frekvenciát, így alakulnak ki a molekula "fényképén" látható világosabb illetve sötétebb területek. 

Mindez szép volt, jó volt, de a technika minőségi analízisre való használhatósága azért kétséges volt, hiszen a pentacén csupán egy planáris (sík szerkezetű), egyszerű "modellmolekula", és mint ilyen, nem biztos, hogy jól reprezentálja, mi lenne, ha egy "valódi" mintát kellene megvizsgálni.
Gross -éknak nem kellett azonban soká várniuk egy valódi feladatra, ahol bizonyíthatták a módszer használhatóságát. Történt ugyanis, hogy a University of Aberdeen (UK) kutatói a Marianna-árokból, több mint tízezer méter mélyről felszínre hoztak némi iszapot, melyben baktériumot találtak. A baciból sikerült kinyerniük egy alkaloidot, aminek az azonosításával azonban meggyűlt a bajuk. Nagy felbontású tömegspektrometriával (MS) sikerült megállapítaniuk a pontos tömeget, ez alapján kiszámolták az elemösszetételt. Ez után jött a mágneses magrezonancia vizsgálat (NMR), melytől az atomok kapcsolódási rendjét várták, ez azonban nem hozott elsöprő siker. Annyit azért elértek, hogy a lehetséges szerkezetek számát négyre csökkentették. Ekkor fordultak az IBM kutatóihoz, akiknek egy héten belül sikerült előállniuk a fotóval (lsd. lenti sorozat jobb oldali kép).

A kép ugyan nem adja meg olyan egyértelműen a szerkezetet, mint a pentacén molekula esetén, viszont elegendőnek bizonyult arra, hogy a négy lehetséges molekulaszerkezet közül kiválasszák a valósat, ami nem más, minta a már korábban is ismert cephalandole_A alkaloid (publikálva: Gross et alNature Chemistry, 2010).

Az AFM igen ígéretesnek látszik a szerkezetfelderítés területén, azonban vannak még kétségek tudományos körökben. A legnagyobb talán az, hogy a vizsgálathoz a mintát egy felületre történő adszorpcióval immobilizálják. Az adszorbeáló felületek azonban gyakran viselkednek katalizátorként, a molekula könnyen átalakulhat rajtuk, így előfordulhat, hogy már nem is annak a vegyületnek a képét határozzák meg, amit eredetileg felvittek a szorbensre.
Mindemellett a fellépő problémák nem látszanak megoldhatatlannak, így előfordulhat, hogy a jövő egy fontos szerkezetazonosító módszerével állunk szemben.

Végezetül a témát összefoglaló, IBM által kiadott videó:

Szólj hozzá!

Címkék: fotó tudomány ibm afm

A bejegyzés trackback címe:

https://chem.blog.hu/api/trackback/id/tr192204433

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.
süti beállítások módosítása