I molekyler vibrerar atomerna med karakteristiska mönster och frekvenser. Vibrationer är därför ett viktigt verktyg för att studera molekyler och molekylära processer såsom kemiska reaktioner. Även om scanning tunnelmikroskop kan användas för att avbilda enskilda molekyler, har deras vibrationer hittills varit svåra att upptäcka.

Fysiker vid Kiel University (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, CAU) har nu uppfunnit en metod med vilken vibrationssignalerna kan förstärkas med upp till en faktor 50. Dessutom ökade de frekvensupplösningen avsevärt. Den nya metoden kommer att förbättra förståelsen av interaktioner i molekylära system och ytterligare simuleringsmetoder. Forskargruppen har nu publicerat resultaten i tidskriften Physical Review Letters .

Upptäckten av Dr Jan Homberg, Dr Alexander Weismann och Prof Dr Richard Berndt från Institutet för experimentell och tillämpad fysik bygger på en speciell kvantmekanisk effekt, så kallad "oelastisk tunnling". Elektroner som passerar genom en molekyl på väg från en metallspets till substratytan i scanningstunnelmikroskopet kan frigöra energi till molekylen eller ta upp energi från den. Detta energiutbyte sker i portioner som bestäms av egenskaperna hos respektive molekyl.

Normalt sker denna energiöverföring endast sällan och är därför svår att mäta. För att förstärka mätsignalen och samtidigt uppnå en högfrekvent upplösning använde teamet av CAU en speciell egenskap hos molekyler på supraledare som de tidigare upptäckt:lämpligt arrangerade visar molekylerna ett tillstånd i spektrat som verkar nålformat, mycket hög och extremt skarp — den så kallade Yu-Shiba-Rusinov-resonansen.

Experimenten stöddes av teoretiskt arbete av Troels Markussen från mjukvaruföretaget Synopsis i Köpenhamn. + Utforska vidare

Skapande och brytning av kemiska bindningar i enstaka "nanokonfinerade" molekyler