ترجمة بتصرف: ميشيل رحال، الكيمياء العربي
قام علماء بتعديل قمة مجهر المسح النفقي والتي يمكن منها تشكيل روابط هيدروجينية.
استطاع علماء من اليابان من تصميم قمة لمجهر المسح النفقي Scanning Tunnelling Microscope، والتي تسمح بقياس انتقال الالكترون عبر الرابطة الهيدروجينية.
أكمل الباحثون على عدة سنوات، رصد أجهزة مكونة من جزيئة وحيدة تسلك سلوك تجهيزات الكترونية لكن ضمن حدود أصغر، كالأسلاك، الديودات، القوابس، الترانزستورات، وحتى البوابات المنطقية المعقدة. لكن بين العدد الضخم من الأوراق العلمية، فإنّ قلة منها أظهرت التقنيات الضرورية لتحقيق انتقال الالكترون خلال هذه الكيانات وحيدة الوظيفة، على الرغم من أن هذا سيساهم في تصميم وحدات متطورة، وتجمعات غير مشتركة (تساهمية).
- إنّ المعلومات عن الانتقال الالكتروني للروابط غير المشتركة للجزئيات الضخمة المنتظمة ليست بكثيرة وذلك حسب توموياكي نيشينو Tomoaki Nishino وزملاؤه من جامعة اوساكا Osaka Prefecture University، اليابان. حيث أشاروا بأنّ الرابطة الهيدروجينية تبدو أكثر شيوعاً من خلال التأثيرات غير المشتركة، لذا فقد قاموا بالتركيز على كشف خواصها الالكترونية. للقيام بهذه العملية، قام الفريق بالتوجه لمجهر المسح النفقي وطوروا رؤوس جزيئية جديدة من أجل هذا الجهاز باستخدام الامتزاز الكيميائي للمركبات العضوية الحاوية على الكبريت لتعديل الرأس المعدني للمجهر. يسمح هذا التعديل بالتعرف الكيميائي لما هو مطلوب وعلى المستوى الجزيئي، بالإضافة إلى قياسات المجهر الاعتيادية.
يشرح الفريق كيف استخدموا مقاربة أبسط من التعديلات التي استخدم فيها الحمض النووي في أعمال أخرى، وذلك بإضافة ألكان تيول كربوكسيلي carboxylated alkanethiol إلى رأس مجهرهم. هذا يسمح لهم بالتحقق مباشرة إلى الرابطة الهيدروجينية بين هذه المجموعة وحمض كربوكسيلي مرتبط بسطح من الذهب.
اكتشف الباحثون بأن الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئة على رأس المجهر وبين الجزيئة على السطح، تقوم بنقل الالكترونات بشكل أفضل من روابط سيغما قصيرة المدى الموجودة بين الذرات المرتبطة تشاركياً. أظهرت الروابط الهيدروجينية الطويلة نقل الكتروني أضعف. يشرح الفريق بأنّ حضور الترابط الهيدروجيني ضمن وصلة جزيئية، يؤثر بشكل مميز على خواص النقل وقد يمكن ضبط ذلك بالتحكم بطول الروابط الهيدروجينية.
يقول ماركوس لاكينغر Markus Lackinger، من جامعة لودفيغ ماكسيميليان Ludwig Maximilians University، ميونيخ-ألمانيا Munich-Germany، “لم يتعرف تعريف التجربة بشكل كاف لكن النتائج مميزة وقد تظهر أن التحكم بالتجارب قد تم تنفيذها بعناية. كما هو متوقع فإنّ الناقلية منخفضة تماما، لكنها ليست معدومة”.
على أية حال، كان له بعض الاعتراضات على مضامين التجربة حيث قال “حسابات البنية الالكترونية هو ضمن الاستخدام المحدود، لأنه لايمكن المقارنة بشكل مباشر مع التجارب. من أجل ذلك، وقد تكون حسابات الناقلية المبنية على أساس حسابات البنية الالكترونية ضرورية. كخلاصة، هو جدير بالاهتمام، لكن أنا أشك بأن هذه الورقة العلمية تضع قاعدة أساس الالكترونيات الجزيئية المعتمدة على الروابط الهيدروجينية.”
المصدر:
Hydrogen bond under the microscope. (March 25, 2013). Royal Society of Chemistry, Chemistry World. Retrieved from: http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/03/hydrogen-bond-electron-transfer-stm
