Новости химической науки > Нанотрубки в химической силовой микроскопии

Этот месяц оказался богатым на сообщения об измерении абсолютного значения сил взаимодействия на молекулярном уровне.

Мы уже освещали опубликованное Science сообщение об измерении слабых межмолекулярных взаимодействий в клетке. Журнал Nature Nanotech. сообщает о том, что американские ученые подошли к нижнему пределу разрешения химической силовой микроскопии [chemical force microscopy (CFM)], измерив силу взаимодействия единичной функциональной группы с углеродной нанотрубкой..

Метод CFM является разновидностью атомной силовой микроскопии [atomic force microscopy (AFM)] и используется для определения силы взаимодействия между поверхностью и острым щупом-пробой, покрытой функциональными группами, такими как, например, аминогруппа или нитрил.

Однако иглообразный щуп пробы AFM недостаточно мал для измерения силы взаимодействия единичной функциональной группы с поверхностью. На практике несколько функциональных групп собираются в «рой» вокруг острия щупа AFM и разом взаимодействуют с поверхностью.

Высокая искривленность углеродной нанотрубки позволяет зафиксировать взаимодействие единичной функциональной группы. (Рисунок: © Scott Dougherty, LLNL, 2007)

Большинство исследователей в области метода шли путем уменьшения размера пробы. Однако исследователи из группы Александра Ноя (Aleksandr Noy) из Ливерморской Национальной Лаборатории изменили парадигму, предпочитая уменьшать не пробу, а поверхность.

Исследователи обнаружили, что идеальным кандидатом оказались углеродные нанотрубки, высокая кривизна поверхности которых позволила ограничить площадь контакта щупа с поверхностью кругом с радиусом 1.3 нм. Этого оказалось достаточно для изучения взаимодействия единичной функциональной группы.

Была измерена сила взаимодействия трех групп – аминогруппы, нитрильной группы и метильной группы, представляющих три различных класса взаимодействий: донирование электронов, их акцептирование и Ван-дер-Ваальсовское взаимодействие. Исследование ученых из Ливермора оказалось вдвойне уникальным благодаря тому, что им удалось сравнить эксперимент и теорию, причем теоретически рассчитанные взаимодействия оказались очень близки к экспериментально определенным.

Источник: Nat. Nanotech., 2007, DOI: 10.1038/nnano.2007.334

метки статьи: #аналитическая химия, #нанотехнологии, #физическая химия, #химия поверхности