Vad gör fartyg, fladdermöss och torpeder har gemensamt? De navigerar genom att sända ut ljudvågor och lyssna där de absorberas eller reflekteras. Människor gör samma sak med ljusvågor, förutom att de förlitar sig på externa källor som solen för den ursprungliga emissionen. Men när man tittar på något så litet som en enda molekyl blir detta problematiskt, som ljusvågor, för att inte tala om ljudvågor, är större än själva föremålet.

Två ljusstrålar

År 2010, Leiden-fysikern Michel Orrit blev den första att optiskt avbilda enskilda organiska molekyler vid rumstemperatur utan att använda fluorescens. Nu, han och hans grupp har gjort sin teknik mycket mer känslig, gör det möjligt för dem att avbilda sina intressanta föremål - ljuskänsliga ledande polymermolekyler - av alla storlekar. Precis som fladdermöss, de styr sin egen vågkälla och använder varierande frekvenser. Deras första ljusstråle har en specifik färg som endast målmolekylerna kan absorbera. Detta gör att de värms upp lite. Och på grund av termisk expansion ändrar detta brytningsindexet för den omgivande vätskan, så att en andra stråle kommer att spridas annorlunda på de exakta platser där intressanta molekyler gömmer sig.

Kritisk vätska

Fortfarande, detta är lättare sagt än gjort. Ledande polymerer skadas snabbt av ljus, så forskare måste vara extremt försiktiga med att bara använda mycket låga intensiteter. Men de är inte tillnärmelsevis starka nog för absorberings- och värmetekniken i vanliga vätskor. Lyckligtvis, så kallade kritiska vätskor är oerhört känsliga för temperaturförändringar inom ett litet temperaturområde. I den regimen, även den minsta uppvärmningseffekten kommer att förändra vätskans brytningsindex avsevärt. Så Orrit använde kritiska vätskor och såg till att temperatur och tryck var exakt inställda under experimentet.

Hitta dem alla

"Tills nu kunde vi bara avbilda de största polymermolekylerna genom absorption, "säger Orrit." Men på grund av vår känslighetsförbättring, vi kan hitta alla. Och detta ger oss också information om ljusstyrkan för varje molekyl. Det är mycket viktigt om du vill optimera deras optoelektroniska applikationer."