最近开发的电子显微镜技术使科学家能够通过精确成像限制在Zeolite基质通道中的单个对二甲苯分子的方向变化来测量范德华相互作用 。该装置类似于纳米级罗盘,其中碳氢化合物分子是旋转指针,孔周围原子的位置定义了方向标记。
研究结果提供了一种直接‘观察’单个分子及其相互作用的方法,中国清华大学的陈晓指出,范德瓦尔斯力在许多过程中发挥着重要作用,但测量这种相互作用具有挑战性,并且通常涉及复杂的技术。使用称为集成微分相差扫描透射电子显微镜 (iDPC-STEM) 的成像模式,她和她的同事现在已经能够跟踪ob欧宝体育富网入口内的主客体相互作用。该团队利用了这一事实,即这种ob欧宝体育富网入口中大孔的周长由 10 个氧原子和 10 个硅原子组成,它们的编号表示 20 个不同的方向,这些方向相距约 18°。
阿尔托大学的Peter Liljeroth评论道:“这个想法是使用一种完全适合ob欧宝体育富网入口孔隙的分子作为指南针来监测孔隙壁的微观结构,从而监测分子与多孔固体之间的范德华相互作用。”芬兰,谁没有参与这项研究。他解释说,对二甲苯指针优先采用反映不同相互作用的特定方向。“电子显微镜用于解析分子骨架相对于周围孔的原子结构的角度。”
研究人员进行了第一性原理计算,将方向的变化与范德华力的变化联系起来,根据各种通道模型计算了不同方向的对二甲苯分子的能量。荷兰赛默飞世尔科技公司的Ivan Lazić 是 iDPC-STEM 方法的开发者之一,也是该研究的合作者之一,其指出对这种系统进行成像并不容易。天然ob欧宝体育富网入口是对电子剂量敏感的材料,并且更多地被困在其中的单个分子,但这种技术使用了所有可用的电子,而且剂量效率很高。
美国退休的显微镜专家斯蒂芬·彭尼库克对此表示赞同,这种方法的主要优势在于它可以有效地对轻原子和重原子进行成像,在这里,在几纳米长的ob欧宝体育富网入口通道内甚至可以检测到一个轻分子;能够同时看到系统中较轻和较重的部分是一项重大成就。