Съществуването на тази пи-дупка (π-hole) бе предсказана преди няколко десетилетия, но досега никой не я беше видял. Сега чешките учени успяха да го направят, изследванията им бяха публикувани в списанието Nature Communications.

„Човек работи донякъде на принципа: докато не видя, няма да повярвам. Дори Свети Тома трябваше да бръкне в раната на Исус, за да разбере, че той наистина е възкръснал“, казва с усмивка Павел Йелинек от Института по физика на Академията на науките, съавтор на новото изследване.

В специално пригоден за целта микроскоп той пръв в света заснема пи-дупката, т.е. липсата на електрони в ароматните молекули, която напълно променя свойствата им.

Според химикът-теоретик Павел Хобза от Института по органична химия и биохимия на Академията на науките това е фундаментално потвърждение на предположение, което се използва например при разработването на лекарства или наноматериали.

„Пи-дупката е свойство на молекула. Можем да си представим вулкан, той има красив връх, а след изригването на вулкана се появява кратер. И това е точно пи-дупката, за която говорим“, казва той.

Същият екип от автори вече постигна голям успех с предишното си откритие, което беше публикувано от научното списание Science през 2021 г. В него те доказват съществуването на така наречената сигма-дупка (σ-hole), която представлява неравенство в електронния заряд на атомите на халогенните елементи.

Келвинова сонда

В продължение на много години не е имало технология, която да позволява да се надникне в атомите и молекулите. Това се променя с изобретяването на електронния микроскоп. Един от неговите видове, е така наречената Келвинова сонда, Споменатите открития стават възможни, наред с други неща, благодарение именно на тази уникална сканираща микроскопия, която е достъпна в Чешкия институт за изследвания и модерни технологии UPOL (CATRIN).

„Благодарение на предишния ни опит с техниката на силова микроскопия с Келвинова сонда с функционализирани накрайници, успяхме да прецизираме нашите измервания и да получим много пълни набори от данни, които ни помогнаха да задълбочим знанията си не само за това как се разпределя зарядът в молекулите, но и за това какво с тази техника се получават видими данни", обяснява Бруно де ла Торе, ръководител на научната група от института CATRIN.

Според Йелинек от Института по физика на Академията на науките, чешките учени първо е трябвало да модифицират Келвиновата сонда.

„Липсваше описание на това как Келвиновата сонда всъщност работи на атомно ниво. Така създадохме теоретичен модел, който описва взаимодействието между електронните облаци на върха и повърхността, където положителните и отрицателните заряди се променят", казва той.

И тогава тези учени започват да работят с този микроскоп практически като молив.

„На самия връх на този молив – нарича се функционализиран връх – има ксенонов атом или молекула въглероден окис. Те са с различни патрони, т.е. все едно моливът е веднъж червен и веднъж син. И усеща какво има отдолу“, обяснява той.

Но както отбелязва Павел Хобза, атомът е най-малката частица, така че трябва да напишем 27 нули след десетичната запетая и едва след това числото, което показва неговата маса. Това е и причината, поради която някои закономерности е по-лесно да се опишат теоретично, отколкото да се потвърдят експериментално.