Fjärranalys av molekylära vibrationer med ett spårande tunnelmikroskop (STM). Pechenezhskiy et al. belysa molekyler på ett guldsubstrat med en avstämbar infraröd laser. När belysningen är resonans med ett visst vibrationsläge, excitationen överförs till substratet. Detta, i tur och ordning, får ytan att skaka, som detekteras genom variationer i tunnlingsströmmen genom STM -spetsen. När laserfrekvensen ändras, STM -signalen kartlägger vibrationsspektrumet. Upphovsman:APS/Alan Stonebraker
(Phys.org) - Ett team av forskare vid University of California med medlemmar från Lawrence Berkeley National Laboratory och Stanford University har lyckats kombinera tunnelmikroskopi och infraröd spektroskopi för att få en bättre förståelse för hur molekyler beter sig när de fastnar på en yta . I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , teamet beskriver hur de använde en specialbyggd laser för att möjliggöra infraröd spektroskopi med skanningstunnelmikroskopi utan att värma spetsen.
Skanningstunnelmikroskopi kan samla information på atomnivå för ett material genom att använda en liten spets som placeras nära ett material och sedan mäta mängden ström som passerar mellan spetsen och materialet. Med denna metod, forskare kan samla information om enskilda molekyler och atomer, men kan inte skilja på dem. Infraröd spektroskopi samlar in information om ett material via en laser fokuserad på ett prov - infrarött ljus avvisas från materialet och skillnader i frekvenser avslöjar vilka typer av molekyler som finns. Tyvärr, tekniken är inte tillräckligt exakt för att särskilja enskilda atomer som utgör molekylerna. I denna nya insats, forskarna bestämde sig för att kombinera de två teknikerna för att kunna dra nytta av båda, samtidigt som de förnekar deras individuella nackdelar.
För att övervinna problem med laservärme som påverkar skanningstoppen, forskarna använde en specialbyggd laser som kunde bestråla en guldyta på vilken tetramantan- eller tetramantankristaller hade deponerats. Skanningsspetsen placerades tillräckligt långt bort från ytan för att undvika att bli påverkad. När lasern avfyrades, laget fann att strömmen mellan spetsen och ytan ökade när dess frekvens var inställd på den för en av kristallernas absorptionsfrekvenser. Genom att mäta ökningen, forskarna kunde avgöra vilken kristall som hade absorberats i guldsubstratet. Detta innebar att teamet hade kombinerat de bästa attributen för båda typerna av skanningsenheter.
Den enda nackdelen som teamet rapporterade var att skannern bara kunde använda den genomsnittliga signalen från en uppsatt grupp molekyler snarare än enstaka molekyler - de planerar att fortsätta sitt arbete med de kombinerade enheterna i hopp om att förfina processen för att möjliggöra för båda analysera och identifiera molekyler på nanoskala. Genom att jämföra sådana molekyler i en fri grupp med de som fäster vid en yta, forskarna hoppas få ny inblick i hur molekyler beter sig när de ansluter sig till en yta.
© 2013 Phys.org
