يستطيع الجزيء ذو الستة أذرع نقل مجموعات من ذرات النحاس من مكان إلى آخر
أحد الأسئلة الأولى في دروس الكيمياء هو ما إذا كان بإمكانك رؤية الذرات. الجواب هو لا و نعم. لا، لا يمكنك رؤية الذرات بالمجهر العادي الذي يركز الضوء والذي يسمح لك برؤية الخلايا الحية، ولا حتى بالمجهر الإلكتروني - فهي صغيرة جدًا. ولكن هناك أجهزة تسمح لك "برؤية" الذرات بشكل غير مباشر. تسمى هذه الأجهزة بالمجاهر النفقية الماسحة (STM)، والجزء الأكثر أهمية في STM هو إبرة حادة للغاية تقوم بمسح السطح الذي يتم اختباره و"استشعار" الذرات. وفي ظل ظروف معينة، تكون الإبرة قادرة على دفع ذرة واحدة وتحريكها من مكان إلى آخر على السطح. لكن تحريك أكثر من ذرة واحدة في نفس الوقت عملية معقدة. لذلك، فإن STM ليس أداة مناسبة عندما تريد بناء جهاز نانومتر، أي جهاز بحجم عدة أجزاء من المليار من المتر، يحتوي على العديد من الذرات.
ومؤخرًا، قام علماء من فرنسا وألمانيا بتطوير هذه التكنولوجيا خطوة أخرى إلى الأمام. ووجدوا طريقة لجمع الذرات ونقلها من مكان إلى آخر في مجموعات. وربما يسمح لهم عملهم، في نهاية المطاف، ببناء وتشغيل آلات نانومترية.
وللقيام بهذه المهمة، ابتكر الباحثون جزيئًا جديدًا بستة أذرع، يُطلق عليه الاسم الطويل hexa-t-butyl-hexa-phenyl-benzene (HB-HBP) [ولطلاب الكيمياء: hexa، كما تعلمون، يساوي ستة ، t-butyl عبارة عن مجموعة من أربعة ذرات كربون مرتبطة بالموضع الثالث، والفينيل عبارة عن مجموعة بنزين - بمساعدة الصورة أدناه، من السهل رسم الجزيء]. تم بناء الجزيء على شكل سداسي من حلقات الكربون المدعومة بست مجموعات تشبه ساق الحامل ثلاثي الأرجل. يعمل الجزيء مثل مكنسة كهربائية صغيرة، فهو يتحرك بسهولة على سطح مصنوع من النحاس و"يمتص" ذرات النحاس السائبة فيه.
وأظهرت التجارب التي أجريت في درجات حرارة منخفضة للغاية، وفي ظروف خالية من الهواء، أنه من الممكن تحريك جزيء من HB-HBP يحمل ما يصل إلى خمس ذرات نحاس مجمعة. وكيف تحركها؟ الجواب بسيط – باستخدام إبرة STM. بمجرد وضع ذرات النحاس في الموقع المطلوب، يمكن للعلماء التقاط الجزيء الحامل وترك مجموعة الذرات خلفهم.
ويدعي العلماء أن هذه خطوة مهمة نحو بناء آلات ذات حجم جزيئي. وفي يوم من الأيام، ستقوم هذه المكانس الصغيرة بجمع الذرات وترتيبها لتكوين أسلاك كهربائية صغيرة. سيكونون أيضًا قادرين على تنظيمها بطريقة تجعل من الممكن التحكم في الضوء أو الكهرباء أو المجالات المغناطيسية بطرق جديدة ومفيدة.
بكمن الجزيئي: يجمع الجزيء الخاص (البرج الملون) ذرات النحاس (نقاط رمادية) بارزة من سطح سطح نحاسي (من اليسار إلى اليمين). ومن ثم يمكن للجزيء إطلاق الشحنة في مكان آخر على السطح.
لمزيد من القراءة
مقال في النسخة الميكفات من مجلة أخبار العلوم [النسخة المطبوعة موجودة في مكتبة الحمادة
المزيد عن المجهر النفقي الماسح وكيف يمكنك "رؤية" الذرات على موقع مختبر لورانس بيركلي الوطني الأمريكي
