Observation de molécules en HD

Comme elle l’avait déjà fait par le passé dans le cadre de travaux de recherche, l’équipe de l’IBM a utilisé un microscope à force atomique (Atomic Force Microscope, AFM) possédant à sa pointe une seule molécule de monoxyde de carbone. La pointe est montée sur un ressort oscillant et est approchée très près de l’échantillon. Elle avance point par point et mesure au fur et à mesure les forces qui s’exercent sur le ressort. A partir des nombreux points de mesure obtenus, les chercheurs sont capables de représenter les structures atomiques d’une molécule. Leo Gross, chercheur à l’IBM, expliquait que ce processus utilisait deux mécanismes de contraste intéressants: «Le premier se base sur les infimes différences de force mesurée au dessus des liaisons. Nous nous attendions à constater ce type de contraste, mais le fait de pouvoir le mettre en évidence relevait du défi». Le second mécanisme était manifestement une surprise pour les chercheurs. Ceux-ci ont en effet découvert que les mesures prises avec l’AFM permettaient de définir les différentes longueurs de liaison. Les scientifiques attribuent cela à un pivotement latéral de la molécule d’oxyde de carbone sur la pointe de mesure.

Ainsi, les chercheurs sont capables de mesurer des différences de longueur dans les liaisons de l’ordre de seulement trois pm (10-12 m). Cependant, pour pouvoir obtenir une telle sensibilité, jamais atteinte auparavant, ils ont dû sélectionner des molécules pour lesquelles tout effet de fond perturbateur pouvait être exclu. Dans une publication parue dans la revue spécialisée Science, les chercheurs de l’IBM expliquent la manière dont ils sont parvenus, à l’aide de l’AFM, à distinguer les infimes différences dans l’ordre et la longueur des différentes liaisons chimiques présentes entre les atomes de carbone dans une molécule C60. En raison de sa forme en ballon de football, le C60 est connu sous le nom de «Buckyball» (Buckminster fullerène). Les chercheurs ont également procédé à une démonstration de leur technique sur deux autres molécules à base de carbone.

Le laboratoire a indiqué que ces nouvelles connaissances étaient capitales pour le développement de composants électroniques sur mesure à l’échelle du nanomètre. Cette méthode permettrait par exemple d’étudier la modification des liaisons moléculaires sous l’effet de réactions chimiques ou à l’état excité.