Sciencemag.cz
Doporučujeme
Čeští a čínští vědci vyvinuli novou metodu umožňující submolekulární rozlišení vodních klastrů na povrchu soli.
Vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci ve spolupráci s kolegy z Čínské akademie věd a Pekingské university dosáhli významného pokroku při zobrazování molekul vody. Vědci vyvinuli novou metodu umožňující dosáhnout submolekulární rozlišení slabě vázaných klastrů vody na površích pevných látek, včetně rozlišení jejich chirální orientace nebo metastabilních konfigurací. Práce publikovaná v časopise Nature Communications [1] významně posouvá současné možnosti zobrazení slabě vázaných nanostruktur pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM – Atomic Force Microscopy).
Na rozhraní vody a pevných látek se odehrává široké spektrum fyzikálních, chemických a technologických procesů, např. vodní koroze vznikající důsledkem elektrochemických reakcí nebo transport molekul v buňkách. Studium chování vody patří mezi jednu z významných výzev současné vědy a je řešeno napříč různými obory. Hlubší pochopení těchto procesů je však v současné době limitováno našimi možnostmi přesného stanovení lokální struktury klastrů vody, které se skládají z navzájem slabě vázaných molekul vody na rozhraní s pevnou látkou.
Jednou z technik, které se používají pro studium rozhraní vody a pevné látky, je rastrovací mikroskopie. V rastrovací mikroskopii jsou molekuly zobrazovány pomocí hrotu s atomárně ostrým zakončením. Nevýhodou je však, že nezbytnost interakce hrotu mikroskopu se slabě vázanými molekulami vody nevyhnutelně vede k narušení jejich křehké struktury vody a nežádoucímu zkreslení měření. Tyto nežádoucí efekty výrazně limitují přesné stanovení jejich struktury na atomární úrovni. Alternativou jsou neinvazivními spektroskopickými metody, jako je optická spektroskopie, rozptyl neutronů a nukleární magnetická rezonance. Nicméně tyto spektroskopické metody neumožňují lokální určení struktury malých klastrů vody na površích pevných látek.
Čeští a čínští vědci vyvinuli novou metodu umožňující submolekulární rozlišení vodních klastrů na povrchu soli, která využívá působení slabých multipólových elektrostatických sil mezi molekulami vody a speciálně upraveným hrotem mikroskopu, který je zakončen jedinou molekulou oxidu uhelnatého. Tato metoda umožňuje zobrazení metastabilních struktur s jejich minimálním strukturálním rušením a také určení chirální orientace vodních klastrů.
Tato práce otevírá cestu pro studium vnitřní struktury a dynamiky ledu nebo vody na povrchu pevných látek a studium elektrochemických procesů, hydrataci iontů a biologické vody s atomovou přesností.
