φόρτιση ", εξήγησε ο χημικός Leo Gross της IBM Research-Zurich. "Αυτή η νέα κατανόηση ξεκλειδώνει μερικά από τα μυστήρια των σχέσεων μοριακού φορτίου-λειτουργίας, καθώς σχετίζεται με το πώς η βιολογία μετατρέπει και μεταφέρει ενέργεια". Η ομάδα χρησιμοποίησε τη μικροσκοπία ατομικής δύναμης, η οποία αποτελείται από έναν πολύ αιχμηρό ανιχνευτή στο ελεύθερο άκρο ενός προβόλου. Ο αισθητήρας χαμηλώνει προς την επιφάνεια και εκτρέπει μακριά, ξανά και ξανά. Καθώς το κάνει αυτό, ένα λέιζερ ανιχνεύει τις μικρές μεταβολές στις παραμορφώσεις του προβόλου καθώς μετακινείται πάνω από τα αυξημένα χαρακτηριστικά επιφάνειας. Αυτά καταγράφονται για να δημιουργήσουν μια εικόνα για το τι σαρώνει ο ανιχνευτής. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες μπορούν να απεικονίσουν πράγματα που είναι πολύ μικρά για να τα δούμε με οπτικά μέσα.
Έτσι, τεσσάρων τύπων μορίων - αζωβενζόλιο, πεντακένιο, τετρακυανοκινοδιμεθάνιο (TCNQ) και πορφίνη - τέθηκαν υπό μικροσκόπιο σε ψυχρό θάλαμο κενού για να εξασφαλιστεί ότι οι εξωτερικές επιρροές δεν θα επηρέαζαν τα αποτελέσματα. Ένα μόριο τοποθετήθηκε σε μια μεμβράνη χλωριούχου νατρίου και στη συνέχεια μια μικρή τάση στάλθηκε μέσω του ανιχνευτή για να μεταφέρει ηλεκτρόνια στο μόριο ένα κάθε φορά. Ο Gross και οι συνάδελφοί του είχαν ήδη αναπτύξει αυτή την τεχνική για τον έλεγχο της επιβάρυνσης και το περιέγραψαν σε ένα έγγραφο το 2015. Και περιέγραψαν την τεχνική απεικόνισης τους το 2009. Σε αυτό το νέο έργο, ωστόσο, η ομάδα βρήκε έναν τρόπο να συνδυάσει τις δύο τεχνικές για να απεικονίσει τα μόρια και να ελέγξει το φορτίο ταυτόχρονα. Έγραψαν και τα τέσσερα μόρια σε δύο ή περισσότερες από τις τέσσερις αυτές καταστάσεις: θετικό (μείον ένα ηλεκτρόνιο), ουδέτερο (τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων), αρνητικό (συν ένα ηλεκτρόνιο) και διπλό αρνητικό (συν δύο ηλεκτρόνια). Και τα τέσσερα μόρια αντέδρασαν διαφορετικά στις αλλαγές στο φορτίο. Στο παρακάτω βίντεο, μπορείτε να δείτε με τα μάτια σας πώς το μόριο της πορφίνης μεταμορφώνεται σε μορφή καθώς χάνει τα ηλεκτρόνια σε αυτές τις ελεγχόμενες συνθήκες. Το μόριο του αζωβενζολίου στράφηκε φυσικά. Με το πεντακένιο, οι περιοχές του μορίου έγιναν περισσότερο αντιδραστικές λόγω των πρόσθετων ηλεκτρονίων. Η αλλαγή του φορτίου προκάλεσε την αλλαγή του τύπου των δεσμών μεταξύ των ατόμων του TCNQ και κινήθηκε φυσικά στην ταινία. Και στην πορφίνη, δεν ήταν μόνο ο τύπος των δεσμών, αλλά και το μήκος τους που άλλαξε. Εκτός από το γεγονός ότι είναι πραγματικά δροσερό να εξετάσουμε, τα ευρήματα αυτά θα μπορούσαν να έχουν σοβαρό αντίκτυπο στην τρέχουσα κατανόηση της μεταφοράς μοριακής ενέργειας. Συγκεκριμένα, η αναζήτηση τόσο στενά στα μόρια της πορφίνης θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα κάποιες θεμελιώδεις βιολογικές διεργασίες, αφού η πορφίνη είναι η μητρική ένωση των πορφυρινών, μια ομάδα οργανικών ενώσεων που αποτελούν τόσο τη χλωροφύλλη όσο και την αιμοσφαιρίνη. "Οι μεταβολές των φορτίων αυτών των μορίων είναι απαραίτητες για τη ζωή", δήλωσε ο Γκρους. «Με τη νέα μας τεχνική, μπορούμε να αυξήσουμε την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το φορτίο μεταβάλλει τη δομή και τη λειτουργία των μορίων, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας με πολλούς τρόπους, όπως η φωτομετατροπή και η μεταφορά ενέργειας σε ζωντανούς οργανισμούς».
