Fysikere gør molekylære vibrationer mere sporbare

I molekyler vibrerer atomerne med karakteristiske mønstre og frekvenser. Vibrationer er derfor et vigtigt redskab til at studere molekyler og molekylære processer såsom kemiske reaktioner. Selvom scanningstunnelmikroskoper kan bruges til at afbilde individuelle molekyler, har deres vibrationer hidtil været svære at opdage.

Fysikere ved Kiel Universitet (Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, CAU) har nu opfundet en metode, hvormed vibrationssignalerne kan forstærkes med op til en faktor 50. Desuden øgede de frekvensopløsningen betragteligt. Den nye metode vil forbedre forståelsen af ​​interaktioner i molekylære systemer og yderligere simuleringsmetoder. Forskerholdet har nu offentliggjort resultaterne i tidsskriftet Physical Review Letters .

Opdagelsen af ​​Dr. Jan Homberg, Dr. Alexander Weismann og Prof. Dr. Richard Berndt fra Institut for Eksperimentel og Anvendt Fysik er afhængig af en særlig kvantemekanisk effekt, såkaldt "uelastisk tunneling". Elektroner, der passerer gennem et molekyle på vej fra en metalspids til substratoverfladen i scanningstunnelmikroskopet, kan frigive energi til molekylet eller tage energi op fra det. Denne energiudveksling sker i portioner bestemt af egenskaberne af det respektive molekyle.

Normalt sker denne energioverførsel kun sjældent og er derfor svær at måle. For at forstærke målesignalet og samtidig opnå en højfrekvent opløsning brugte teamet fra CAU en speciel egenskab ved molekyler på superledere, de tidligere havde opdaget:passende arrangeret viser molekylerne en tilstand i spektrene, der virker nåleformet, meget høj og ekstrem skarp - den såkaldte Yu-Shiba-Rusinov-resonans.

Forsøgene blev understøttet af teoretisk arbejde af Troels Markussen fra softwarevirksomheden Synopsis i København. + Udforsk yderligere

Fremstilling og brydning af kemiske bindinger i enkelte 'nanobundne' molekyler