Nanomikrofon består af kun et enkelt molekyle

En hollandsk forskergruppe rapporterer i Physical Review Letters, at de har lavet en akustisk detektor efter en fransk opskrift, der kan måle lokale deformationer på en hundrededel af en nanometer.

Til sammenligning er diameteren af en proton lige under en tusindedel nanometer.

Læs også: Protonen er mindre end fysikerne har troet

En fransk gruppe fra Université de Bordeaux fremsatte i 2012 en teoretisk beregning, der viste, at man i princippet kunne måle meget få forskydninger eller mekaniske oscillationer med et enkelt molekyle som detektor.

Idéen var at udnytte, at de energitilstande i et gæstemolekyle placeret i et gitter af værtsmolekyler forandres, når værtsgitteret deformeres eksempelvis ved, at vibrationer i værtsgitteret kan bringe gæsten tættere på værtsmolekylerne.

Denne ændring kan måles ved frekvensen for det fluorescerende lys, som udsendes, efter at molekylet er beskudt med laserlys, og en elektron falder fra en højere energitilstand ned til grundtilstanden.

For at kunne måle frekvensen af lyset meget præcist skal det være uforstyrret af molekylære bevægelser hos værtsmolekylerne. Derfor må det foregå ved lave temperaturer, der kun er nogle få grader over det absolutte nulpunkt.

Michel Orrit og to kolleger fra universitetet i Leiden har nu fremstillet en sådan detektor med det organiske molekyle dibenzoterrylen (DBT) placeret i en værtskrystal bestående af anthracen. Værtskrystallen er placeret på en form for stemmegaffel lavet af kvarts, der kan vibrere under elektronisk styring.

Vibrationerne vil strække og sammentrykke anthracen-gitteret, som vil give forandringer i omgivelserne for DBT-molekylet og dermed for overgangsfrekvensen mellem de elektroniske tilstande.

Sammentrykning eller forlængelse af hele gitteret er nogle få tiendedele af en nanometer, og de lokale deformationer i nærheden af et DBT-molekyle er omkring en hundrededel nanometer.

Til Internettidsskriftet Physics siger en af teoretikerne fra Université de Bordeaux, Fabio Pistolesi, at den hollandske gruppe har realiseret hovedtankerne i teorien.

Selv om Michel Orrit pointerer, at den nuværende udgave kun er en prototype, mener Pistolesi, at det vil være muligt at kunne studere kvanteeffekter i små vibrerende systemer med detektoren.

»Det vil være en af de mest interessante anvendelser,« mener han.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten