Dùng kính hiển vi điện tử mới để đo đạc các tương tác van der Waals yếu

Trong bài báo xuất bản trên Nature, nhóm nghiên cứu này đã miêu tả việc sáng tạo ra cái mà theo họ như một la bàn phân tử để đo các tương tác van der Waals yếu. Kính hiển vi này được phát triển tại Hà Lan.

Các lực van der Waals là các lực tĩnh điện giữa các phân tử không tích điện – chúng tăng lên tùy thuộc vào sự tương tác giữa các moment lưỡng cực điện – đo đạc chúng đòi hỏi một cách cụ thể việc sử dụng các thiết bị có độ phức tạp cao. Trong nỗ lực này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách mới để đo đạc những tương tác của chúng bằng việc sử dụng thiết bị ít phức tạp.

Công trình này đã được thực hiện bằng một dạng kính hiển vi điện tử mới do một nhóm nghiên cứu Hà Lan sáng tạo ra. Được gọi một cách chính thức la kính hiển vi điện tử quét truyền qua tương phản pha cấu vi sai tích hợp (integrated differential phase contrast scanningtransmission electron microscopy), công nghệ mới này đem lại cho các nhà khoa học những hình ảnh ở cấp độ nguyên tử sử dụng dữ liệu hình ảnh, vốn đem lại những kết quả với các tỉ lệ tín hiệu so với nhiễu cao hơn. Điều này nghĩa là các mức electron nhỏ hơn có thể được sử dụng hơn so với những kính hiển vi điện tử khác.

Để đo đạc các tương tác van der Waals, các nhà nghiên cứu đã dùng ZSM-5, một dạng zeolite có các vòng hạt nhân oxygen và silicon liên kết xung quanh các lỗ trong những phiến tinh thể. Họ xếp phần lớn các phiến đó chồng lên nhau, sắp xếp theo một cách tạo ra những kênh nhỏ. Sau đó, họ đặt các phân tử para-xylene vào các kênh bằng việc sử dụng một máy ly tâm. Sau đó, họ sử dụng các phân tử para-xylene như một cái kim trong một dạng la bàn. Họ lưu ý rằng việc chuyển các phân tử liên quan với các nguyên tử oxygen và silicon chỉ dấu những thay đổi trong những tương tác van der Waals yếu. Họ đo đạc sự chuyển hướng đó bằng việc sử dụng những năng lực hình ảnh của kính hiển vi điện tử mới.

Các nhà nghiên cứu thử nghiệm kỹ thuật của họ bằng việc so sánh những thay đổi trong định hướng ở các kim para-xylene với những thay đổi về hình dạng trong các vòng tròn. Họ đề xuất kỹ thuật của mình có thể hữu dụng để tối ưu những ứng dụng như những thứ liên quan đến chuyển đổi cồn thành xăng.