گروهی از پژوهشگران دانشگاه ناتینگهام انگلیس در همکاری با دانشگاه اولم آلمان موفق شدند برای اولین بار در تاریخ از تشکیل و شکستن پیوند دو اتم تصویربرداری کنند. این گروه پژوهشی از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای ثبت اولین ویدئوی پیوند دو اتم استفاده کرده‌اند.
این ویدئوی ۱۹ ثانیه‌ای حرکت دو اتم را نشان می‌دهد که بر روی سیلندری مشبک از نانو لوله‌ی کربنی در حرکت هستند. دو اتم که از عنصر رنیوم هستند، پس از چندین حرکت، در نهایت و در یک لحظه خاص، با هم ادغام شده و پس از چند لحظه دوباره از هم جدا می‌شوند. عنصر رنیوم فلزی سنگین با عدد اتمی ۷۵ و رنگ نقره‌ای است. این عنصر یکی از نادرترین عناصر کره خاکی است و مقادیر بسیار کمی از آن تا به حال کشف و استخراج شده است.
کاملاً واضح است که دو اتم با هم پیوند برقرار می‌کنند. نکته مهم دیگر این است که با حرکت مولکول رنیوم (Re2) در نانولوله، طول پیوند کم و زیاد می‌شود که بیانگر قوی‌تر و ضعیف‌تر شدن پیوندها با توجه به محیط پیرامونشان است.
دکتر کچنگ کائو، دستیار پژوهشی دانشگاه اولم آلمانو مسئول آزمایشات ثبت تصاویر
چالش‌های ثبت اولین ویدئوی پیوند دو اتم
تصویربرداری از تشکیل یا شکستن پیوند، به دلیل ماهیت فرآیند که در اندازه نانو است، چالشی بسیار دشوار برای محققان رشته شیمی بوده است. چالشی که این گروه پژوهشی با استفاده از نانو لوله کربن و اتم‌های رنیوم موفق به غلبه بر آن شده است.
نانو لوله به ما امکان حبس کردن اتم یا مولکول را می‌دهد و به این ترتیب می‌توانیم آن‌ها را در جایی که می‌خواهیم نگه داریم. در این مورد ما دو اتم رنیوم (Re) را در آن حبس کردیم تا مولکول دی‌رنیوم (Re2) را بسازیم. مشاهده اتم رنیوم به دلیل جرم اتمی بالای آن در TEM نسبت به اتم‌های سبک‌تر آسان‌تر است. هر یک از اتم‌ها در تصویر به صورت یک نقطه سیاه مشاهده می‌شوند.
پروفسور آندری کولبیستوف، استاد نانو مواد دانشگاه ناتینگهام انگلستان در گفتگو با دیلی میل
نتایج حاصل از این پژوهش در مقاله‌ای تحت عنوان «تصویربرداری از پیوند فلزی-فلزی گذرا در مولکول‌های دی‌رنیوم در مقیاس اتمی»، در مجله ساینس ادونس (اینجا) منتشر شده است.
