Tyrėjams IBM Ciuricho tyrimų laboratorijoje pavyko gauti tiesioginį vaizdą, kaip keičiasi orbitalė, kai aukso atomas ir pentaceno (C22H14) molekulė suformuoja išorinį junginį. Vienos molekulės cheminės sudėties pokyčių eksperimentas padės naują pamatą elektros kontaktų galimybėms atskiroje molekulėje, kuris gali būti labai svarbus ateities elektronikoje, kuriant itin mažas mikroschemas.
IBM mokslininkams Jascha Repp‘ui ir Gerhard Meyer‘iui pavyko susintetinti vieną molekulę, sujungiant metalo ir organinę molekules. Šiuo atveju tai buvo auksas ir pentacenas. Jie naudojo tunelinį skenavimo mikroskopą, kuriuo ir kontroliavo sintezę, ir nustatinėjo reakcijos produktus. Mokslininkai nustatė, kad ši sintezė yra abipusė ir aukso atomas gali prisijungti prie molekulės skirtingomis pozicijomis.
Tokiu būdu sintezė sukuria skirtingus struktūrinius izomerus – molekules su ta pačia chemine formule, tačiau kurioje atomai išsidėstę skirtingai. Skirtingi izomerai turi ir skirtingas savybes.
„Mes galime pamatyti molekulės orbitalės vaizdą prieš susiformuojant junginiui ir po to, bei taip nustatyti orbitalės formos, energetinio išsidėstymo ir veikimo pokyčius, formuojantis junginiui. Paskui galime išardyti junginį, pridėti aukso atomą kitoje vietoje ir vėl pažvelgti į naujas orbitales“, - sakė Jascha Repp.
Ateities elektronikoje išliekant tendencijai kurti kuo mažesnes mikroschemas, geometriškai tikslios kontrolės ir elektroninių bangų veiklos svarba taps esminiu dalyku.
„Pagaliau mikroschemos gali tapti tokios mažos, kad interferencijos efektas taps labai svarbus. Todėl būtina suprasti ir išnaudoti šiuos efektus“, - įsitikinęs Rolf Allenspach, vadovaujantis Ciuricho tyrėjų bandymams, susijusiems su nanofizika.
Siekiant ištirti susidariusio cheminio junginio geometrinį išsidėstymą ir detales, eksperimentiniai orbitalių vaizdai buvo palyginti su vaizdais, apskaičiuojamais, naudojantis tankumo funkciškumo teorija. Padedant šiems skaičiavimams, skirtingi izomerai, suformuoti eksperimento metu, gali būti vienareikšmiškai priskirti atitinkamoms geometrinėms struktūroms, o cheminio junginio kilmė – tiksliai nustatyta.
