Atomy są powszechnie znane jako budulec każdej materii na Ziemi. Możliwość badania ich była jednak dotychczas ograniczona ze względu na ich wielkość. Wiązania między atomami liczą około 0,1-0,3 nanometra, co jest wielkością pół miliona razy mniejszą, niż szerokość ludzkiego włosa.

Dotychczas proces wiązania atomów był obrazowany za pomocą modeli kulkowych. Jednak dzięki zespołowi badawczemu z Wielkiej Brytanii i Niemiec, naukowcy z całego świata będą mogli zobaczyć 18 sekund nagrania pokazującego łączenie się dwóch atomów renu.

Jak opisano w Science Advances, naukowcy z Uniwersytetu w Nottingham i Uniwersytetu w Ulm uwięzili parę atomów renu w nanorurce węglowej, która działała jako „probówka” dla atomów.

Zespół wykorzystał następnie transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM) do stworzenia nagrania atomów. W TEM wiązka elektronów o wysokiej energii przebija przez obiekt i wykrywana po drugiej stronie. Wiązka nie tylko obrazuje aktywność, ale także przenosi energię, którą można wykorzystać do zerwania wiązań chemicznych. Wykorzystując narzędzia z projektu SALVE, ta technika „dwa w jednym” pozwoliła im sfilmować moment wiązania się atomów renu.

Dr Kecheng Cao, asystent naukowy na Uniwersytecie w Ulm, opisując uchwycony film, powiedział: „Co ważne, gdy związek renu przesuwa się w dół nanorurki, długość wiązania zmienia się, wskazując, że wiązanie staje się silniejsze lub słabsze w zależności od środowiska wokół atomów”.

Ponieważ ren ma wysoką liczbę atomową, jest o wiele łatwiej jest go zobaczyć w TEM. W pewnym momencie, gdy długość wiązania jest rozciągana do rozmiaru większego niż same atomy, wiązanie pęka. Następnie atomy ponownie przekształcają się w cząsteczkę Re2 w dalszej części filmu.

Zrozumienie wiązania między atomami metali, takimi jak ren, ma kluczowe znaczenie dla scharakteryzowania właściwości materiału. Obrazowanie atomów, tak jak zrobił to ten zespół, to ogromny krok naprzód w dziedzinie badań nad atomami.