Metoda vytvořená týmem vědců z Japonska, Španělska a Česka už něco podobného umožňuje. Ve vakuu a za pokojové teploty. Zprávu o jejich výzkumu dnes na titulní stránce uveřejnil časopis Nature.
Poloslepý mikroskop prohlédl
Doposud vědci rozpoznávají jednotlivé atomy prvků pomocí skenovacího mikroskopu. Ten ale odhalí jenom látky, kterými může procházet elektřina. Ostatní jsou nerozpoznatelné. Tuto bariéru překonal tzv. mikroskop atomárních sil (AFM), umožňující zobrazovat nejen elektricky vodivé látky, ale také polovodiče a biologické materiály. Díky tomu se AFM používá například při charakterizaci mechanických vlastností bílkovin nebo pro popisování struktury buněčných membrán.
| Jak zařízení funguje |
|
Hrot tvořený jedním atomem křemíku kmitá na raménku. Když se hrot přiblíží k povrchu desky s chemickými prvky, nastane interakce (vzájemné působení prvků), která změní kmitání. Tak lze zobrazit všechny atomy na ploše, ale nepozná se, o jaké prvky jde (viz černobílý snímek A). Na barevném výřezu B vidíme stejný záběr zpracovaný metodou, kterou připravil mezinárodní tým vědců. |
Mikroskop ale zobrazuje všechny atomy bez podrobnějšího rozlišení. Vědci pak spíše intuitivně podle zkušeností určovali, jaké prvky se na povrchu vyskytují. Ovšem přímý důkaz po ruce neměli.
Naučit napůl slepý mikroskop rozpoznávat přesnou polohu jednotlivých chemických prvků se pokoušela více než 25 let řada vědeckých pracovišť na světě.
Nyní se to podařilo mezinárodnímu týmu, jehož členem je také Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. „Společně s kolegy z Osaka University a z Universidad Autonóma de Madrid jsme demonstrovali možnost identifikovat prvky na základě chemických vazeb,“ říká Pavel Jelínek.
V Japonsku uskutečnili experimentální měření. Český ústav společně s universitou v Madridu provedl kvantověmechanické výpočty chemických vazeb a připravil jednoduchý analytický model. Potvrdily tak poznatky získané experimentální skupinou profesora Mority.
„Pro demonstraci postupu jsme zkoušeli určit cín, křemík, olovo, protože tyto prvky jsou v Mendělejevově tabulce pod sebou a mají velmi podobné vlastnosti. Chtěli jsme tak ukázat citlivost metody,“ říká Pavel Jelínek.
Výkonnější nanotranzistory
Měřením chemických vazeb vznikajících mezi atomem na hrotu a atomem z nějaké chemikálie na destičce lze přesně identifikovat jednotlivé prvky. Postup se dá navíc používat při pokojové teplotě, což je veliká výhoda proti měřením, která mohou probíhat jenom při minus 269 stupních Celsia. Fyzikové, biologové a další odborníci tak dostanou nový typ „brýlí“ pro rozpoznávání i zcela nepatrného množství chemického prvku.
Využití tohoto postupu je podle Pavla Jelínka možné například při studiu povrchů pevných látek. Uplatnění se nabízí také v nanotechnologiích nebo při výzkumu biologických systémů. Perspektivně lze uvažovat také o přesunování atomů na povrchu pevných látek, což umožní například konstrukci výkonnějších nanotranzistorů.
