還記得高中化學(xué)課本上那一根根小細(xì)棍畫成的有機(jī)化合物嗎？原本這只是科學(xué)世界里的合理想象，從沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)。美國(guó)科學(xué)家親眼看見(jiàn)了單個(gè)碳原子和它們之間共價(jià)鍵的美妙圖像。

美國(guó)科學(xué)家在原子力顯微鏡下看到的反應(yīng)物結(jié)構(gòu)。

合成石墨烯的反應(yīng)中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成兩種常見(jiàn)的產(chǎn)物——化合物結(jié)構(gòu)在原子力顯微鏡下無(wú)可遁形。

近日，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Felix Fischer研究員和他的同事在合成石墨烯的實(shí)驗(yàn)中，成功的用非接觸式原子力顯微鏡給這一反應(yīng)前后的分子拍了回“裸照”。他們的研究成果將發(fā)表在今年6月7日出版的《科學(xué)》雜志上。

“從來(lái)沒(méi)有人直接地，一次性地拍到單個(gè)分子結(jié)構(gòu)的前后變化”Fischer驕傲地地說(shuō)道。據(jù)悉，目前的合成石墨烯的方法要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)比較困難，而非接觸式原子力顯微鏡將產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可視化，對(duì)整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究將有很大幫助。

Fischer和他的同事們?cè)噲D合成的石墨烯，是目前世界上最薄也最堅(jiān)硬的納米材料，他的電阻率比銅和銀更小，因此被期待用來(lái)發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽(yáng)能電池。

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去年IBM瑞士分公司的研究人員采用了分辨率極高的原子力顯微鏡，結(jié)果獲得了兩種不同結(jié)構(gòu)的石墨烯分子局部的高清顯微圖像。

同樣是在原子力顯微鏡下，科學(xué)家曾觀察到石墨烯的化學(xué)鍵。

化學(xué)鍵是存在于原子之間的一種相互作用力。原子依靠這種作用力才聚集在一起，形成分子和物體。根據(jù)這個(gè)定義我們可知，化學(xué)鍵的本質(zhì)是一種力，而力是看不見(jiàn)、摸不著的一種東西。那么，顯微鏡是如何能“看見(jiàn)”這種力呢？原來(lái)，原子力顯微鏡就探測(cè)看不見(jiàn)的力并把它轉(zhuǎn)換為圖像的本領(lǐng)，就像一些紫外線顯微鏡能探測(cè)到我們?nèi)搜劭床坏降淖贤饩€一樣。

有關(guān)專家表示，石墨烯化學(xué)鍵顯微圖像有利于科學(xué)家制造更好的石墨烯裝置，比如微型芯片。在此之前，研究人員用原子力顯微鏡拍攝了單個(gè)分子的圖像，令科學(xué)界大為振奮。而化學(xué)鍵圖像的成功拍攝，則是科學(xué)家對(duì)微觀物質(zhì)世界在原子尺寸上的直觀認(rèn)識(shí)，將推動(dòng)納米科學(xué)和物理化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

以下為我司原子力顯微鏡采用輕敲模式，測(cè)得石墨烯樣品形貌。

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