Met Kelvin probe force microscopie (KPFM) is het mogelijk om de ladingsverdeling van een molecuul af te lezen. Het onderzoek maakt het mogelijk om te illustreren hoe ladingen door individuele moleculen stromen, melden Fabian Mohn en collega’s van IBM-research uit Zürich, in Nature Nanotechnology.

Atomic force microscopie (AFM), de voorloper van KPGM, lijkt op het afspelen van een LP op een pick-up. Een naaldje met een puntje van CO of een enkel koperatoom tast een molecuul af. Het resultaat is van deze metingen is een plaatje.

AFM is nu verder verfijnd. Met KPFM is het nu mogelijk om de elektronenwolk rond het molecuul zichtbaar te maken, in de vorm van de interne ladingsverdeling. Door op een systematische manier het variërende elektrische potentiaal tussen het molecuul en de naald te bepalen zijn de ladingsverschillen tussen de atomen in een molecuul te meten. Deze worden vervolgens grafisch weergegeven.

In dit onderzoek is het molecuul nafthalocyanine onderzocht. Eerder kwam het in het nieuws als de eerste moleculaire schakelaar. Het heeft namelijk de vorm van een symmetrische x met in het midden vier stikstofatomen waarvan er twee een waterstofatoom binden. Door een spanning op het molecuul te zetten springen de waterstofatomen naar de twee andere stikstoffen. Deze verwisseling veroorzaakt een andere verdeling van elektronen door het molecuul. KPFM visualiseert dit voor het eerst op moleculair niveau.

De bereikte inzichten uit dit onderzoek zijn belangrijk voor het maken van apparaten op atomische en moleculair niveau.

Bron: Nature Nanotechnology, BBC