Livejurnal69-Para peneliti di Institut Teknologi California (Caltech) telah menyusun suatu teknik baru - dengan menggunakan lembaran karbon hanya satu atom tebal - untuk memvisualisasikan struktur molekul. Teknik, yang digunakan untuk mendapatkan gambar langsung pertama tentang bagaimana mantel permukaan air pada suhu ruangan, juga dapat digunakan untuk gambar sejumlah terbatas berpotensi molekul lainnya, termasuk antibodi dan biomolekul lainnya.
Sebuah makalah yang menjelaskan metode dan studi tentang lapisan air muncul dalam edisi 3 September jurnal Science."Hampir semua permukaan memiliki lapisan air di atasnya," kata James Heath, Elizabeth W. Gilloon Profesor dan guru besar kimia di Caltech, "dan bahwa air mendominasi sifat antarmuka" - sifat yang mempengaruhi memakai dan air mata pada permukaan yang . Sementara pelapis permukaan air yang mana-mana, mereka juga sangat sulit untuk belajar, karena molekul air "dalam fluks konstan, dan tidak duduk diam cukup lama untuk dapat melakukan pengukuran," katanya.
Cukup dengan kecelakaan, Heath dan koleganya mengembangkan sebuah teknik untuk pin menuruni molekul bergerak, dalam kondisi suhu ruang. "Ini adalah kecelakaan bahagia - yang kita cukup pintar untuk mengakui pentingnya," katanya. "Kami sedang mempelajari graphene pada permukaan datar atomically mika dan menemukan beberapa pulau berbentuk struktur berskala nano terjebak antara graphene dan mika bahwa kami tidak berharap untuk melihat."
Graphene, yang terdiri dari satu lapisan atom-atom karbon tebal dalam kisi-seperti sarang lebah (seperti kawat ayam, namun pada skala atom), harus benar-benar datar ketika berlapis atomically ke permukaan datar. Heath dan rekan-rekannya - mantan mahasiswa pasca sarjana Caltech Ke Xu, sekarang di Harvard University, dan mahasiswa pascasarjana Peigen Cao - pikir mungkin anomali air, ditangkap dan terjebak di bawah graphene itu; molekul air, setelah semua, di mana-mana.
Untuk menguji gagasan itu, para peneliti melakukan eksperimen lain di mana mereka menaruh lembaran graphene di berbagai tingkat kelembaban. Struktur aneh menjadi lebih menonjol pada kelembaban yang lebih tinggi, dan menghilang di bawah kondisi yang benar-benar kering, sehingga para peneliti menyimpulkan bahwa mereka memang adalah molekul air yang diselimuti oleh graphene. Heath dan rekan-rekannya menyadari bahwa lembaran graphene adalah "atomically Laurent" - itu memeluk molekul-molekul air begitu erat, hampir seperti bungkus plastik, yang mengungkapkan detail struktur atom mereka ketika diperiksa dengan mikroskop kekuatan atom. (Mikroskop gaya Atom menggunakan probe mekanik pada dasarnya "merasa" permukaan benda.)
"Teknik ini sederhana mati - itu agak luar biasa yang bekerja," kata Heath. Metode ini, ia menjelaskan, "adalah semacam seperti bagaimana orang-orang menggerutu karbon atau emas ke sel biologis sehingga mereka dapat gambar mereka. The karbon atau emas perbaikan sel Di sini,. graphene dengan sempurna template molekul-molekul air lemah teradsorpsi di permukaan dan memegang mereka di tempat, hingga beberapa bulan setidaknya. "
Menggunakan teknik ini, para peneliti mengungkapkan rincian baru tentang bagaimana air permukaan mantel. Mereka menemukan bahwa lapisan pertama air pada mika sebenarnya adalah dua molekul air tebal, dan memiliki struktur es. Setelah lapisan yang sepenuhnya terbentuk, lapisan, kedua-dua molekul-tebal bentuk es. Selain itu, "membuat Anda tetesan," kata Heath. "Ini benar-benar menakjubkan bahwa dua lapisan teradsorpsi pertama pulau bentuk seperti air es mikroskopik pada suhu kamar," kata Xu. "Struktur ini mungkin menarik penting dalam menentukan sifat permukaan padat, termasuk, misalnya, pelumasan, adhesi, dan korosi."
Para peneliti telah sejak berhasil diuji molekul lain pada jenis lain atomically permukaan datar - datar tersebut diperlukan sehingga molekul-molekul tidak bersandar ke ketidaksempurnaan di permukaan, struktur distorsi mereka yang diukur melalui lapisan graphene. "Kami belum menemukan sistem yang ini tidak berhasil," kata Heath. Dia dan rekan-rekannya sekarang bekerja untuk meningkatkan resolusi teknik sehingga dapat digunakan untuk gambar struktur atom biomolekul seperti antibodi dan protein lain. "Kami sebelumnya telah mengamati atom graphene individu dalam menggunakan scanning tunneling microscope," kata Cao. "Resolusi serupa juga harus dicapai untuk molekul graphene tertutup."
"Kita bisa menggantungkan graphene atas molekul biologis - termasuk molekul dalam setidaknya sebagian air lingkungan, karena Anda bisa memiliki air yang hadir - dan berpotensi mendapatkan struktur 3-D," kata Heath. Bahkan mungkin untuk menentukan struktur molekul rumit, seperti kompleks protein-protein, "yang sangat sulit untuk mengkristal," katanya.
Sedangkan data dari satu molekul akan mengungkapkan struktur kotor, data dari 10 akan mengungkapkan fitur yang lebih halus - dan komputasi, pengumpulan data dari 1.000 molekul identik akan mengungkapkan atom setiap sudut dan celah.
Jika Anda membayangkan graphene yang menutupi molekul adalah semacam seperti kain dilemparkan atas kucing tidur di tempat tidur Anda, Heath menjelaskan, setelah satu gambar dari benjolan yang tertutup lembar - dalam satu orientasi - "akan memberitahu Anda bahwa itu adalah binatang kecil, bukan sepatu. Dengan 10 foto, Anda bisa mengatakan itu kucing dan bukan kelinci Dengan gambar yang lebih banyak, Anda akan tahu kalau itu kucing fluffy - meskipun Anda tidak akan pernah melihat garis-garis kucing.. "
Pekerjaan di suratkabar ini didanai oleh Amerika Serikat Departemen Energi Kantor Ilmu Pengetahuan Dasar Energi.
Sebuah makalah yang menjelaskan metode dan studi tentang lapisan air muncul dalam edisi 3 September jurnal Science."Hampir semua permukaan memiliki lapisan air di atasnya," kata James Heath, Elizabeth W. Gilloon Profesor dan guru besar kimia di Caltech, "dan bahwa air mendominasi sifat antarmuka" - sifat yang mempengaruhi memakai dan air mata pada permukaan yang . Sementara pelapis permukaan air yang mana-mana, mereka juga sangat sulit untuk belajar, karena molekul air "dalam fluks konstan, dan tidak duduk diam cukup lama untuk dapat melakukan pengukuran," katanya.
Cukup dengan kecelakaan, Heath dan koleganya mengembangkan sebuah teknik untuk pin menuruni molekul bergerak, dalam kondisi suhu ruang. "Ini adalah kecelakaan bahagia - yang kita cukup pintar untuk mengakui pentingnya," katanya. "Kami sedang mempelajari graphene pada permukaan datar atomically mika dan menemukan beberapa pulau berbentuk struktur berskala nano terjebak antara graphene dan mika bahwa kami tidak berharap untuk melihat."
Graphene, yang terdiri dari satu lapisan atom-atom karbon tebal dalam kisi-seperti sarang lebah (seperti kawat ayam, namun pada skala atom), harus benar-benar datar ketika berlapis atomically ke permukaan datar. Heath dan rekan-rekannya - mantan mahasiswa pasca sarjana Caltech Ke Xu, sekarang di Harvard University, dan mahasiswa pascasarjana Peigen Cao - pikir mungkin anomali air, ditangkap dan terjebak di bawah graphene itu; molekul air, setelah semua, di mana-mana.
Untuk menguji gagasan itu, para peneliti melakukan eksperimen lain di mana mereka menaruh lembaran graphene di berbagai tingkat kelembaban. Struktur aneh menjadi lebih menonjol pada kelembaban yang lebih tinggi, dan menghilang di bawah kondisi yang benar-benar kering, sehingga para peneliti menyimpulkan bahwa mereka memang adalah molekul air yang diselimuti oleh graphene. Heath dan rekan-rekannya menyadari bahwa lembaran graphene adalah "atomically Laurent" - itu memeluk molekul-molekul air begitu erat, hampir seperti bungkus plastik, yang mengungkapkan detail struktur atom mereka ketika diperiksa dengan mikroskop kekuatan atom. (Mikroskop gaya Atom menggunakan probe mekanik pada dasarnya "merasa" permukaan benda.)
"Teknik ini sederhana mati - itu agak luar biasa yang bekerja," kata Heath. Metode ini, ia menjelaskan, "adalah semacam seperti bagaimana orang-orang menggerutu karbon atau emas ke sel biologis sehingga mereka dapat gambar mereka. The karbon atau emas perbaikan sel Di sini,. graphene dengan sempurna template molekul-molekul air lemah teradsorpsi di permukaan dan memegang mereka di tempat, hingga beberapa bulan setidaknya. "
Menggunakan teknik ini, para peneliti mengungkapkan rincian baru tentang bagaimana air permukaan mantel. Mereka menemukan bahwa lapisan pertama air pada mika sebenarnya adalah dua molekul air tebal, dan memiliki struktur es. Setelah lapisan yang sepenuhnya terbentuk, lapisan, kedua-dua molekul-tebal bentuk es. Selain itu, "membuat Anda tetesan," kata Heath. "Ini benar-benar menakjubkan bahwa dua lapisan teradsorpsi pertama pulau bentuk seperti air es mikroskopik pada suhu kamar," kata Xu. "Struktur ini mungkin menarik penting dalam menentukan sifat permukaan padat, termasuk, misalnya, pelumasan, adhesi, dan korosi."
Para peneliti telah sejak berhasil diuji molekul lain pada jenis lain atomically permukaan datar - datar tersebut diperlukan sehingga molekul-molekul tidak bersandar ke ketidaksempurnaan di permukaan, struktur distorsi mereka yang diukur melalui lapisan graphene. "Kami belum menemukan sistem yang ini tidak berhasil," kata Heath. Dia dan rekan-rekannya sekarang bekerja untuk meningkatkan resolusi teknik sehingga dapat digunakan untuk gambar struktur atom biomolekul seperti antibodi dan protein lain. "Kami sebelumnya telah mengamati atom graphene individu dalam menggunakan scanning tunneling microscope," kata Cao. "Resolusi serupa juga harus dicapai untuk molekul graphene tertutup."
"Kita bisa menggantungkan graphene atas molekul biologis - termasuk molekul dalam setidaknya sebagian air lingkungan, karena Anda bisa memiliki air yang hadir - dan berpotensi mendapatkan struktur 3-D," kata Heath. Bahkan mungkin untuk menentukan struktur molekul rumit, seperti kompleks protein-protein, "yang sangat sulit untuk mengkristal," katanya.
Sedangkan data dari satu molekul akan mengungkapkan struktur kotor, data dari 10 akan mengungkapkan fitur yang lebih halus - dan komputasi, pengumpulan data dari 1.000 molekul identik akan mengungkapkan atom setiap sudut dan celah.
Jika Anda membayangkan graphene yang menutupi molekul adalah semacam seperti kain dilemparkan atas kucing tidur di tempat tidur Anda, Heath menjelaskan, setelah satu gambar dari benjolan yang tertutup lembar - dalam satu orientasi - "akan memberitahu Anda bahwa itu adalah binatang kecil, bukan sepatu. Dengan 10 foto, Anda bisa mengatakan itu kucing dan bukan kelinci Dengan gambar yang lebih banyak, Anda akan tahu kalau itu kucing fluffy - meskipun Anda tidak akan pernah melihat garis-garis kucing.. "
Pekerjaan di suratkabar ini didanai oleh Amerika Serikat Departemen Energi Kantor Ilmu Pengetahuan Dasar Energi.
0 komentar:
Posting Komentar
Sahabat yang budiman jangan lupa Setelah membaca untuk memberikan komentar.Jika Sobat Suka Akan Artikelnya Mohon Like Google +1 nya.
Komentar yang berbau sara,fornografi,menghina salah satu kelompok,suku dan agama serta yang bersifat SPAM dan LINK karena akan kami hapus.Terima Kasih Atas Pengertiannya