分子電荷狀態變化首次捕獲

科技日報北京7月16日電 （記者劉霞）據物理學家組織網近日報道，來自IBM蘇黎世研究中心、埃克森美孚研究和工程公司以及西班牙聖地亞哥康波斯特拉大學的研究團隊，首次拍攝到分子改變電荷狀態時的圖像。相關研究發表于最新一期《科學》雜誌，有助於新材料和設備的研發，並提高我們對自然界的理解。

科學家已經知道，當分子被充電時，它們會發生變化，但迄今為止，還沒有看到過這一變化過程。研究人員指出，分子充電是許多非常重要的生物過程——例如能量傳輸和光轉換的核心，因此，觀察它發生時的情況非常重要。

在最新研究中，研究人員獲得了偶氮苯、並五苯、TCNQ和卟啉這4種分子因充電而發生變化的圖像。

為了創建出這些圖像，研究人員將單個分子放在隔離的氯化鈉薄膜上，然後在非常冷的真空環境中使用高解析度原子力顯微鏡，將單個電子從探針尖端轉移到分子上，然後，再使用探針尖端對分子進行成像。每個分子在4種狀態下成像：帶正電、電中性、帶負電荷和帶2個負電荷（添加2個電子）。

研究人員觀察到所有分子的結構變化，並且，每種分子的變化方式都與其他分子不同。例如，對於並五苯，該團隊看到了分子的哪些區域變得更具反應性；而對於TCNQ，他們觀察到分子中原子鍵的變化，還注意到它相對於其鹼基移動。至於卟啉，他們觀察到了鍵的類型及其長度的變化。卟啉在生物加工中起著至關重要的作用，因為它涉及生物體內血紅蛋白輸送氧氣的過程。

研究人員稱，能夠看到分子在充電時會發生什麼，有助於更好地理解整個能量輸送過程的運作方式；而對分子電荷狀態進行成像的技術將有助於新材料和設備的研發，並提高我們對自然界的理解。