Olympicene radikal AFM Laplace filtrerad. Den svarta stapeln motsvarar 0,5 nm. Kredit:IBM Research - Zürich, University of Warwick, Royal Society of Chemistry
Forskare har skapat och avbildat den minsta möjliga strukturen med fem ringar – cirka 100, 000 gånger tunnare än ett människohår – och du kommer förmodligen att känna igen dess form.
Ett samarbete mellan Royal Society of Chemistry (RSC), University of Warwick och IBM Research – Zürich har tillåtit forskarna att väcka en enda molekyl till liv i en bild, med en kombination av smart syntetisk kemi och toppmoderna bildtekniker.
Forskarna bestämde sig för att göra och visualisera Olympicene vars femringade struktur skrevs in på ChemSpider, RSC:s kostnadsfria kemiska databas online med över 26 miljoner poster för två år sedan.
Olympicene radikal bearbetad AFM-bild. Kredit:IBM Research - Zürich, University of Warwick, Royal Society of Chemistry
"När du klotterar i ett planeringsmöte, det slog mig att en molekylstruktur med tre hexagonala ringar ovanför två andra skulle göra en intressant syntetisk utmaning, " sa professor Graham Richards CBE, RSC-rådsmedlem.
"Jag undrade:kan någon verkligen klara det, och producera en bild av den faktiska molekylen?"
Kemister vid University of Warwick, Dr David Fox och Anish Mistry, använde lite smart syntetisk organisk kemi – den moderna molekyldesignerns verktygslåda – för att bygga olympicen.
"På sidan av den vetenskapliga utmaningen som är involverad i att skapa olympicen i ett laboratorium, det finns några allvarliga praktiska skäl för att arbeta med molekyler som denna, sa Dr Fox.
"Föreningen är relaterad till enskiktsgrafit, även känd som grafen, och är en av ett antal besläktade föreningar som potentiellt har intressanta elektroniska och optiska egenskaper.
"Till exempel kan dessa typer av molekyler erbjuda stor potential för nästa generation av solceller och högteknologiska ljuskällor som LED."
En första glimt av molekylens struktur erhölls av Dr Giovanni Costantini och Ben Moreton vid Warwick med hjälp av scanning tunneling mikroskopi. En teknik med högre upplösning behövdes dock för att reda ut dess anatomi på atomnivå.
För att verkligen väcka Olympicene till liv, Physics of Nanoscale Systems Group vid IBM Research – Zürich i Schweiz analyserade den kemiska strukturen hos Olympicen med oöverträffad upplösning med hjälp av en komplex teknik som kallas icke-kontakt atomkraftsmikroskopi. Med hjälp av tekniken avbildade IBM-forskare en enda olympisk molekyl bara 1,2 nanometer bred, cirka 100, 000 gånger tunnare än ett människohår.
Kredit:IBM Research - Zürich, University of Warwick, Royal Society of Chemistry
"Nyckeln till att uppnå atomupplösning var en atomärt skarp och definierad spetsspets samt den mycket höga stabiliteten hos systemet, " förklarar IBM-forskaren Dr. Leo Gross. "Vi förberedde vårt tips genom att medvetet plocka upp enskilda atomer och molekyler och visade att det är den främsta spetsatomen eller molekylen som styr kontrasten och upplösningen av våra AFM-mätningar."
Denna teknik publicerades först i tidskriften Vetenskap redan i augusti 2009.
