Спектроскопия одиночных молекул и химия
атомного разрешения
Новый крупный прорыв в химии - открытие
туннельной колебательной спектроскопии
одиночных молекул. Туннельный ток, протекающий
между иглой туннельного сканирующего микроскопа
и поверхностью твёрдого тела, на котором под
иглой "сидит" адсорбированная молекула,
имеет резко выраженный резонансный характер. И
резонансы наступают всегда, когда потенциал иглы
(и, следовательно, энергия туннелирующих
электронов) соответствует
электронно-колебательным уровням
адсорбированной молекулы; многочисленные
примеры колебательных спектров одиночных
молекул см. в прилагаемых статьях. Колебательная
спектроскопия одиночной молекулы точно
идентифицирует её "портрет", даёт
возможности следить за её динамикой (время
оседлой жизни) и её химической судьбой. Это
открытие нового мира в химии. Открывается также
новая стратегия в гетерогенном катализе,
особенно в комбинации с туннельной сканирующей
микроскопией. Игла микроскопа способна
"капать" любые атомы, в любом числе, в любой
топологии - на любые грани, рёбра, террасы любого
кристалла, создавая любые каталитические
микрореакторы и позволяя тестировать на них
любые реакции. Это новое дыхание фундаментальной
науки о катализе, её будущая, неэмпирическая
судьба.
Открыт новый тип магнитного резонанса
электронного спина одиночной парамагнитной
частицы (атома, радикала, иона) на поверхности
(single spin electron spin resonance, SSESR). Детектирование SSESR
возможно в технике туннельной спектроскопии как
ответ туннельного тока на микроволновую накачку
на зеемановской частоте электрона.
Решение этой задачи было дано Кожушнером и
Шубом, предложившими использовать
ферромагнитную иглу туннельного микроскопа.
Благодаря флип-флоп переходам, индуцированным
несекулярными членами обменного взаимодействия
обе спиновые системы - туннелирующий спин и
неспаренный электрон - поляризуются, и тогда
туннельный ток запирается. Микроволновая
накачка снимает эту блокировку и открывает
туннельный ток. Эффект достигает громадных
величин. Дана полная теория этих новых явлений и
прогноз экспериментальных наблюдений SSESR. Уже
обнаружен экспериментально первый пример SSESR.
Список работ 1998 г.
1. Resonance in scanning tunnelling spectroscopy. Chem. Phys. Reports. 16 (6) 1998.
Grishin M.V., Dalidchik F.I., Kovalevskii S.A., Kolchenko N.N.,Shub B.R.
2. On the observation of a single paramagnetic centеr in experiments with a scanning
tunnelling microscope. JETP LETTERS, 67, 11, p.965-71, 1998.Dalidchik F.I., Kovalevskii
S.A.
3. Scanning tunnelling spectroscopy of vibrational transitions. Applied Physics, A 66,
S. 125-128 (1998). Kovalevskii S.A., Dalidchik F.I., Grishin M.V., Kolchenko N.N., Shub
B.R.
4. Об экспериментальных возможностях
наблюдения одиночных спинов в СТМ. Письма в ЖЭФТ,
67, 7, с. 484-88, 1998. Кожушнер М.А., Шуб Б.Р., Мурясов Р.Р.
5. Stochastic dynamics of slow gas-surface collisions. Surface Science, v.417, No1, p.
9-17 (1998). Prostnev A.S.
