最新Nature報道！用隧道顯微鏡映射絕緣體上電子轉移時的軌道變化

小胖紙 5年前 (2019-02-14) 3671瀏覽

【背景介紹】

眾所周知，電子轉移在光合作用、燃燒等許多化學反應中起著至關重要的作用。盡管氧化還原狀態的轉變改變了所涉及分子的電子結構，但是要在單分子水平上映射這些變化也是非常有挑戰性的。如今，隨著科技的快速發展，生產出了許多更先進的大型檢測儀器。其中，利用掃描隧道顯微鏡就可以觀測單個分子的軌道結構及其相互作用，但是需要使用導電基底以使分子保持在給定的電荷狀態，從而抑制其氧化還原狀態的轉變。雖然原子力顯微鏡可用于絕緣體上，以獲得結構和靜電信息，但是通常不能獲得電子狀態。因此，觀測絕緣體上電子轉移時的軌道變化是具有挑戰性的工作。

【成果簡介】

Nature最新報道了德國Regensburg大學的Laerte L. Patera教授和Jascha repp教授（共同通訊作者）等人利用導電原子力顯微鏡尖端的尖端振蕩同步于尖端和基板之間的電子隧道效應，在絕緣體基板上進行隧穿實驗，從而將孤立分子的軌道結構映射為它們的氧化還原狀態的函數。因此，能夠解決先前無法解決的空間和能量上的電子轉移問題，并可視化電子轉移和極化子形成對單分子軌道的影響。同時文中，作者利用原子力顯微鏡（AFM）、動態隧道力顯微鏡（DTFM）和交替充電掃描隧道顯微鏡（AC-STM）等先進技術手段進行了檢測證明。更重要的是作者預期他們的方法將有助于在亞埃分辨率下研究復雜的氧化還原反應和充電相關的現象。文章題目為“Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators”。

【圖文解讀】

圖一、單電子AC-STM的工作原理