Existence σ-díry na halogenových atomech byla prokázána pouze nepřímo prostřednictvím zvláštních krystalových struktur organických molekul nebo prostřednictvím teoretických výpočtů. Nicméně přímá experimentální vizualizace distribuce anizotropního náboje na atomech představuje dlouhodobou experimentální výzvu.
Ukázali jsme, že silová mikroskopie Kelvinovy sondy s vhodně upraveným hrotem může zobrazit distribuci anizotropního náboje σ-díry. Tento počin otevírá nový způsob, jak charakterizovat systémy, kde anizotropními atomové náboje hrají významnou roli.
Popis
Schematický obrázek ukazující měření σ-díry na atomu halogenu
Schematický obrázek znázorňující princip experimentu, který umožnil vizualizaci σ-díry na atomu bromu (Br) v molekule pomocí speciálně upraveného hrotu rastrovacího mikroskopu jedním atomem xenonu (Xe). Nahoře: schematický pohled na hrot rastrovacího mikroskopu s jedním atomem xenonu (Xe). Uprostřed: experimentální ilustrace σ-díry získaná pomocí rastrovacího mikroskopu na principu Kelvinovy sondy. Dole: mapa elektrostatického potenciálu znázorňující σ-díru (nehomogenní rozložení atomového náboje na atomu bromu), která je tvořena kladným nábojem na vrcholu atomu (modrá koruna) obklopeným záporným elektronovým oblakem (červené pole).