החברה להובלת אטומים

מולקולה בעלת שש זרועות מסוגלת להעביר קבוצות של אטומי נחושת ממקום למקום

מודל ממוחשב של המולקולה HB-HBP: במרכז טבעת של שישה אטומי פחמן, לכל אחד מהם מחוברת עוד טבעת כזו, ובקצה כל טבעת קבוצה של ארבעה אטומי פחמן
מודל ממוחשב של המולקולה HB-HBP: במרכז טבעת של שישה אטומי פחמן, לכל אחד מהם מחוברת עוד טבעת כזו, ובקצה כל טבעת קבוצה של ארבעה אטומי פחמן

אחת השאלות הראשונות בשיעורי כימיה היא אם אפשר לראות אטומים. התשובה היא לא וכן. לא, אי אפשר לראות אטומים במיקרוסקופ רגיל המרכז אור ושמאפשר לראות תאים חיים, ואפילו לא באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני – הם פשוט קטנים מדי. אבל קיימים מכשירים המאפשרים "לראות" אטומים באופן עקיף. המכשירים האלה קרויים מיקרוסקופ מתעל סורק .(STM) החלק החשוב ביותר ב-STM הוא מחט חדה ביותר הסורקת את פני השטח הנבדק ו"חשה" את האטומים. המחט מסוגלת בתנאים מסוימים אף לדחוף אטום יחיד ולהסיטו ממקום למקום על המשטח. אבל הזזה של יותר מאטום אחד בכל פעם היא פעולה מסובכת. ולכן, ה-STM אינו כלי נוח כשרוצים לבנות התקן ננו-מטרי, כלומר התקן שגודלו כמה מיליארדיות המטר, המכיל אטומים רבים .

לאחרונה, מדענים מצרפת ומגרמניה קידמו את הטכנולוגיה צעד אחד קדימה. הם מצאו דרך לאסוף את האטומים ולהזיז אותם ממקום למקום בקבוצות. עבודתם תאפשר להם אולי, בסופו של דבר, לבנות ולהפעיל מכונות ננו-מטריות.

כדי לבצע את המלאכה החוקרים יצרו מולקולה חדשה בעלת שש זרועות, הקרויה בשם הארוך הקסא-t-בוטיל-הקסא-פניל-בנזן (HB-HBP) [ולתלמידי הכימיה: הקסא, כידוע, זה שש, t-בוטיל זו קבוצה של ארבעה פחמנים הקשורה בעמדה השלישונית, ופניל זו קבוצה בנזנית – בעזרת התמונה למטה קל לצייר את המולקולה]. המולקולה בנויה בצורת משושה של טבעות פחמניות הנתמכות בשש קבוצות הדומות לרגל של חצובה. המולקולה פועלת כמו שואב אבק זעיר, היא נעה בקלות על פני שטח עשויים נחושת ו"שואבת" אליה אטומי נחושת רופפים.

ניסויים שנערכו בטמפרטורות נמוכות מאוד, ובתנאים נטולי אוויר, הראו שאפשר להזיז מולקולה של HB-HBP הנושאת עד חמישה אטומי נחושת אסופים. ואיך מזיזים אותה? התשובה פשוטה – באמצעות מחט של STM. לאחר שאטומי הנחושת הונחו במקום הרצוי, המדענים יכולים להרים את המולקולה הנושאת ולהשאיר מאחור את חבילת האטומים.

המדענים טוענים שמדובר בצעד חשוב לקראת בניית מכונות בגודל מולקולרי. יבוא יום ומטאטאים זעירים כאלה יאספו אטומים ויארגנו אותם ליצירת תילים חשמליים זעירים. הם יוכלו גם לארגן אותם באופן שיאפשר לשלוט בדרכים חדשות ומועילות באור, בחשמל או בשדות מגנטיים.

פקמן מולקולרי: המולקולה המיוחדת (מגדל צבעוני) אוספת אטומי נחושת (נקודות אפורות) הבולטים מפני השטח של משטח נחושת (משמאל לימין). אחר כך יכולה המולקולה לשחרר את המטען במקום אחר על המשטח.

לקריאה נוספת

מאמר בגרסה המקוות של כתב העת Science News [הגרסה המודפסת מצויה בספריית חמד"ע

עוד על מיקרוסקופ מתעל סורק ועל איך אפשר "לראות" אטומים באתר של המעבדה הלאומית האמריקאית על שם לורנס ברקלי

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן