最新Nature报道！用隧道显微镜映射绝缘体上电子转移时的轨道变化

小胖纸 6年前 (2019-02-14) 4332浏览

【背景介绍】

众所周知，电子转移在光合作用、燃烧等许多化学反应中起着至关重要的作用。尽管氧化还原状态的转变改变了所涉及分子的电子结构，但是要在单分子水平上映射这些变化也是非常有挑战性的。如今，随着科技的快速发展，生产出了许多更先进的大型检测仪器。其中，利用扫描隧道显微镜就可以观测单个分子的轨道结构及其相互作用，但是需要使用导电基底以使分子保持在给定的电荷状态，从而抑制其氧化还原状态的转变。虽然原子力显微镜可用于绝缘体上，以获得结构和静电信息，但是通常不能获得电子状态。因此，观测绝缘体上电子转移时的轨道变化是具有挑战性的工作。

【成果简介】

Nature最新报道了德国Regensburg大学的Laerte L. Patera教授和Jascha repp教授（共同通讯作者）等人利用导电原子力显微镜尖端的尖端振荡同步于尖端和基板之间的电子隧道效应，在绝缘体基板上进行隧穿实验，从而将孤立分子的轨道结构映射为它们的氧化还原状态的函数。因此，能够解决先前无法解决的空间和能量上的电子转移问题，并可视化电子转移和极化子形成对单分子轨道的影响。同时文中，作者利用原子力显微镜（AFM）、动态隧道力显微镜（DTFM）和交替充电扫描隧道显微镜（AC-STM）等先进技术手段进行了检测证明。更重要的是作者预期他们的方法将有助于在亚埃分辨率下研究复杂的氧化还原反应和充电相关的现象。文章题目为“Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators”。

【图文解读】

图一、单电子AC-STM的工作原理