Un team di ricercatori di IBM Research–Zurigo, ExxonMobil Research and Engineering Company e Universidade de Santiago de Compostela ha, per la prima volta, molecole immaginate mentre cambiano gli stati di carica. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive come hanno creato le immagini e cosa hanno visto.

Gli scienziati sanno da tempo che le molecole cambiano quando sono cariche, sia nella funzione che nella struttura. Ma fino ad ora, non hanno potuto vederlo in azione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno realizzato immagini di quattro molecole:azobenzene, pentacene, TCNQ e porphine, poiché hanno subito modifiche dovute alla ricarica. Notano che la carica molecolare è al centro di molti processi biologici molto importanti, come il trasporto di energia e la fotoconversione, quindi, osservare come appare quando accade è molto importante.

Per creare le immagini, i ricercatori hanno posizionato una singola molecola su un film di NaCl isolato e quindi hanno utilizzato la microscopia a forza atomica ad alta risoluzione in un ambiente sottovuoto molto freddo per trasferire un singolo elettrone dalla punta della sonda alla molecola. L'imaging è stato effettuato utilizzando punte funzionalizzate con monossido di carbonio. Ciascuna delle molecole è stata ripresa in quattro stati:positivo, neutro, negativo e doppio negativo (aggiunta di due elettroni).

I ricercatori hanno osservato cambiamenti strutturali in tutte le molecole, e che ognuno è stato cambiato in modo diverso dagli altri. Con pentacene, Per esempio, il team ha visto quali aree della molecola sono diventate più reattive. Con TCNQ, hanno osservato cambiamenti nei legami tra gli atomi nella molecola e hanno anche notato che si muoveva rispetto alla sua base. E con porfina, hanno osservato cambiamenti nei tipi di obbligazioni e nella loro durata. Hanno anche notato che porfina, in particolare, svolge un ruolo fondamentale nell'elaborazione biologica:è coinvolto nel processo dell'emoglobina che trasporta l'ossigeno negli organismi viventi. Essere in grado di vedere cosa succede a una molecola mentre è carica può aiutare a capire meglio come funziona l'intero processo di trasporto. Il team suggerisce inoltre che l'utilizzo di tecniche come l'imaging degli stati di carica molecolare aiuterà con lo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi e migliorerà la nostra comprensione della natura in generale.

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