功能化AFM尖端帮助研究人员从新的角度看待原油
从他们的以前的工作在识别沥青质结构方面，来自瑞士、美国和西班牙的研究人员已经证明，他们可以在模型沥青质分子中识别出四面体协调的碳骨架，并将其与平面芳香族分子区分开来。
沥青质是原油中发现的碳氢化合物的致密混合物，通常用于道路铺设和防水。数千种不同的分子组成了这个部分，基于一个多芳烃碳环单元系统，具有不同长度的脂肪侧链。
这些分子溶解度很差，在溶液中容易结块。粘在一起的倾向意味着它们也很难汽化或电离，这使得传统技术难以识别它们。沥青质会影响原油的物理性质，识别其中的分子将有助于石油工业改善石油的开采、加工和运输。
在他们之前的研究中，该小组发现了低丰度的群岛型分子，其中两个多环芳烃(PAH)核心由饱和碳链连接，这是一个惊喜。最常见的分子似乎有一个单一的芳香族核心和多个外围烷基链，被称为岛型分子。这就对原子力显微镜(AFM)识别沥青质的可靠性提出了质疑。
为了解决这些问题，研究人员选择了沥青质群岛型化合物模型。这些物质从固体样品中蒸发并沉积在基底上，然后用AFM进行探测。他们发现他们可以区分不同长度的烷基链，因为它们具有典型的之字形图案。他们能够使用一氧化碳修饰的AFM尖端将烷基链氧化为烯基链，证明分子完整地沉积在表面。
连接链的灵活性和非平面性构成了一个巨大的挑战。“在某些情况下，必须测量许多不同的吸附几何形状才能完全表征分子，”他说布鲁诺•舒勒他在苏黎世IBM研究院时领导了这项工作。原子力显微镜尖端的电子注入和沉积分子后样品的热退火意味着他们可以迫使链变成不扭曲的构象。
“非平面性问题可以通过测量不同的扫描高度和从sp中分离氢来解释3.通过尖端的电压脉冲来混合碳，”舒勒解释道。这种分子的芳构化不仅有助于识别分子的几何结构，而且还提供了证据，证明脂肪族部分可以完整地制备在样品表面。
在评论这项工作时，Ruslan Temirov德国Jülich研究中心低温扫描隧道显微镜和AFM组的负责人，他惊讶于功能化尖端成像如何改变了原子力显微镜领域。“我觉得这种转变非常重要，因为它使高分辨率扫描探针显微镜更接近现实生活中的应用。这项工作在这个方向上又向前迈进了一步，它证明了相对较大的、柔软的、非平面的分子结构也可以以惊人的细节成像。”
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