美科學家用原子力顯微鏡拍攝化學反應中的共價鍵
2020-11-24 觀察者網還記得高中化學課本上那一根根小細棍畫成的有機化合物嗎？原本這只是科學世界裡的合理想像，從沒有人見過。但就在最近，美國科學家親眼看見了單個碳原子和它們之間共價鍵的美妙圖像。
美國科學家在原子力顯微鏡下看到的反應物結構。
合成石墨烯的反應中，反應物轉化成兩種常見的產物——化合物結構在原子力顯微鏡下無可遁形。
近日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Felix Fischer研究員和他的同事在合成石墨烯的實驗中，成功的用非接觸式原子力顯微鏡給這一反應前後的分子拍了回「裸照」。他們的研究成果將發表在今年6月7日出版的《科學》雜誌上。
「從來沒有人直接地，一次性地拍到單個分子結構的前後變化」Fischer驕傲地地說道。據悉，目前的合成石墨烯的方法要實現量產比較困難，而非接觸式原子力顯微鏡將產物結構可視化，對整個化學領域的基礎研究將有很大幫助。
Fischer和他的同事們試圖合成的石墨烯，是目前世界上最薄也最堅硬的納米材料，他的電阻率比銅和銀更小，因此被期待用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
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同樣是在原子力顯微鏡下，科學家曾觀察到石墨烯的化學鍵。
化學鍵是存在於原子之間的一種相互作用力。原子依靠這種作用力才聚集在一起，形成分子和物體。根據這個定義我們可知，化學鍵的本質是一種力，而力是看不見、摸不著的一種東西。那麼，顯微鏡是如何能「看見」這種力呢？原來，原子力顯微鏡就探測看不見的力並把它轉換為圖像的本領，就像一些紫外線顯微鏡能探測到我們人眼看不到的紫外線一樣。
有關專家表示，石墨烯化學鍵顯微圖像有利於科學家製造更好的石墨烯裝置，比如微型晶片。在此之前，研究人員用原子力顯微鏡拍攝了單個分子的圖像，令科學界大為振奮。而化學鍵圖像的成功拍攝，則是科學家對微觀物質世界在原子尺寸上的直觀認識，將推動納米科學和物理化學的進一步發展。
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