用单个分子实时传输电子显微镜成像对单个 perfluoroalkyl 链的形态分析
Koji Harano1, Shinya Takenaga, Satoshi Okada
1Department of Chemistry, The University of Tokyo , Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033 Japan.
Journal of the American Chemical Society
|December 18, 2013
概括
原子分辨率的电影揭示了单个分子的构造. 单分子实时传输电子显微镜 (SM-RT TEM) 分析了 perfluoroalkyl fullerene 分子,显示了碳纳米管内和纳米角上的键形状和运动动态.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 物理化学 物理化学
背景情况:
- 传统的分子结构分析依赖于分子组合的统计平均值.
- 单分子实时传输电子显微镜 (SM-RT TEM) 为研究单个分子动态提供了一种新方法.
- 了解分子构造对于预测材料特性和化学反应性至关重要.
研究的目的:
- 为了证明SM-RT TEM在 perfluoroalkyl fullerene分子中确定单个C-C键的构型的能力.
- 研究这些分子在被封装在单壁碳纳米管 (CNTs) 中并附着在碳纳米角 (CNHs) 中时的构造性行为.
- 评估在电子束辐射下分子和基质的稳定性.
主要方法:
- 使用120kV电子束的SM-RT TEM对个别 perfluoroalkyl fullerene分子进行成像.
- 在CNTs和CNH表面分析了82个分子.
- 对比观察到的结合形状 (例如,左边) 与已知的组合平均数据.
- 在不同的电子束剂量和温度下研究了分子分解.
主要成果:
- 观察到,6%的CF2-CF2债券和约20%的CH2-CH2债券 (在碳化合物类似物中) 在CNT中采用了左边形状.
- 发现分子首选以单一的方向进入CNTs.
- 与CNT内部的分子相比,CNH表面的分子表现出更大的结构多样性和流动性.
- 在120kV下,检测到最小的样本分解率高达10^7e·nm−2;在300kV辐射下,在77K下抑制了CNH分解.
结论:
- SM-RT TEM是一种可行的方法,用于确定单个分子的详细分子构造和动态.
- 在CNT中的限制会影响分子的方向和形状.
- 该技术显示了研究灵活分子动态形状的潜力.
- 电子束辐射的影响取决于电压和温度,这表明化学过程参与了分解.
