(Hóa học ngày nay-H2N2)-Bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét nhiệt độ thấp hiệu ứng đường hầm (STM) để “căn chỉnh” dao động của từng phân tử, các nhà khoa học đã khám phá ra một phương pháp mới tác động trực tiếp đến các sản phẩm của các phản ứng hóa học.
Zhen Song, cộng tác viên nghiên cứu của Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven (thuộc Bộ Năng lượng Mỹ) cùng với các cộng sự ở Viện Fritz Haber của hãng Max-Planck (Đức) đã sử dụng kỹ thuật này để nghiên cứu sự khử hấp phụ của các phân tử NH3 khỏi bề mặt của đồng. Công trình nghiên cứu của họ được công bố trên Tạp chí Nature.
Bằng cách phát hiện và điều khiển các điện tử (electron) hiệu ứng đường hầm chạy giữa đầu mút và mẫu, kỹ thuật STM không chỉ cho phép các nhà khoa học xác định được cấu trúc của các vật liệu ở mức độ nguyên tử mà còn điều khiển được từng phân tử trên bề mặt. Zhen Song cho biết, các nhà khoa học đã lựa chọn một phân tử NH3 hấp phụ hóa học trên bề mặt của đồng dưới kính hiển vi và sử dụng đầu mút của STM để kích thích các dao động của phân tử này. Họ nhận thấy có thể điều khiển được chuyển động của phân tử bằng cách điều chỉnh các thông số của điện tử (electron) hiệu ứng đường hầm: gồm dòng và năng lượng của điện tử. Khi đạt đến một ngưỡng năng lượng xác định, các điện tử hiệu ứng đường hầm tạo ra một kiểu dao động phân tử gây ra sự di chuyển các phân tử NH3 đến những vị trí mới trên bề mặt của đồng. Ở dưới ngưỡng năng lượng này, các điện tử tạo ra một kiểu dao động khác, làm cho các phân tử NH3 bị tách hoàn toàn ra khỏi đồng. Zhen Song cho biết thêm, các nhà khoa học có thể lựa chọn con đường phản ứng đặt biệt bằng cách tinh chỉnh dòng và năng lượng tạo hiệu ứng đường hầm của điện tử.
Đây là thí nghiệm đầu tiên sử dụng kỹ thuật STM trong hóa học nhằm chọn lọc cơ chế phản ứng, là một lĩnh vực mà trước đây bị thống lĩnh bởi các kỹ thuật laze. Sử dụng STM có thể nghiên cứu cơ chế của phản ứng hóa học với bức xạ năng lượng rất thấp và việc điều khiển phản ứng được giới hạn trong phạm vi một phân tử. Kỹ thuật này bổ sung cho các phương pháp laze thông thường được sử dụng trong nghiên cứu chọn lọc con đường phản ứng. Song cho biết, sẽ rất thú vị khi phương pháp này được phát triển mở rộng và ứng dụng vào các quá trình phức tạp hơn, chẳng hạn bằng cách tìm tòi các chiến lược điều khiển và cải thiện khả năng phản ứng ở bề mặt thông qua phát hiện các con đường phản ứng mới mà không thể tiếp cận bằng phương pháp “nhiệt hóa học” cổ điển.
Nguồn Hoahocngaynay.com/ScienceDaily
