(a) Provmontering:en antracenkristall dopad med DBT fästes på kvarts kristallinställningsgaffeln. (b) ZPL för en enda DBT -molekyl förskjuts vid deformation av dess omgivande värdkristall, som visas i (c) och (d). De verkliga deformationerna är tredimensionella och mycket mer komplicerade, eftersom molekyler också kan rotera och förvrängas. Kreditera: Phys. Rev. Lett . 113, 135505 - Publicerad 26 september 2014
(Phys.org) – En trio forskare i Nederländerna har byggt en "mikrofon" av bara en enda molekyl som kan detektera förskjutningar så små som en enda proton. I sitt papper publicerat i Fysiska granskningsbrev , Yuxi Tian, Pedro Navarro, och Michel Orrit beskriver hur de bäddade in en enda molekyl i ett kristallgitter tillsammans med en vibrerande mekanism för att skapa en ny typ av enhet som kan upptäcka vibrationer på nanoskala.
Forskarna beskriver sin enhet som en nanomikrofon, även om det bäst kan förkortas till bara nanofon, när det tar sig upp, eller upptäcker vibrationer på nanoskala. I vilket fall, insatsen baserades på arbete utfört av ett team i Frankrike nyligen som fann att det elektroniska tillståndet för en molekyl som utsetts som gäst i en värdmatris för en annan typ av molekyl, kan påverkas av matrisen på ett sådant sätt att den avslöjar vibrationsegenskaperna hos matrisen - tillräckligt fint för att tillåta dess användning som en typ av extremt miniatyrmikrofon.
För att bygga sin mikronanafon, forskarna bäddade in individuella dibensoterrylen (DBT)-molekyler i ett antracenkristallgitter (med en tillräckligt låg koncentration för att förhindra att DBT-molekylerna berörs). Kristallen limmades sedan på lite kvarts för att fungera som en stämgaffel. När kvarts fick vibrationer via en elektrisk ström orsakade det vibrationer i gallret som påverkade DBT -molekylen. Som svar ändrade molekylen hur mycket den fluorescerade (när den exciterades av en laser), erbjuder ett sätt att mäta hur mycket vibrationer som förekom efter grad av fluorescens. Teamet fann att de kunde fokusera på bara en av DBT-molekylerna åt gången på grund av ofullkomligheter i kristallen, vilket innebar att den slutliga mikrofonen faktiskt bara var en molekyl stor.
För att testa deras enhet, forskarna stimulerade kvarts på ett sådant sätt att finjustera vibrationerna, mäta vad de observerade med bara en molekyl, foton för foton, över en hel sekund och fann att enheten kunde beskriva mängden snedvridning som förekommer i gallret.
Forskarna tror att deras mikronanofon kan användas för att mäta antingen kemiska eller nanostora system och eftersom den är så känslig kan den till och med användas för att mäta kvanteffekter i olika strukturer som extremt små konsoler. En begränsning är att enheten endast fungerar vid mycket låga temperaturer.
© 2014 Phys.org
