Forskere bruger Raman-spektroskopi og STM til at tillade kemisk kortlægning af molekyler til 1nm opløsning

(Phys.org) —Et team af forskere, der arbejder ved Kinas Universitet for Videnskab og Teknologi, er lykkedes med at udvikle en kemisk kortlægningsteknik, der er i stand til at afsløre atomerne i et enkelt molekyle. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , holdet beskriver, hvordan de kombinerede Raman-spektroskopi med et scanning-tunneling-mikroskop (STM) for at muliggøre kemisk kortlægning af et molekyle til en opløsning på mindre end 1nm.

Raman-spektroskopi er, hvor kemikere skinner med en laser på en lille gruppe molekyler og måler derefter lyset, når det hoppes tilbage. Fotonerne fra lyskilden får molekylerne til at vibrere og til at interagere med de bindinger, der holder molekyler sammen, hvilket forårsager et skift i deres frekvens - spredningen, der resulterer, er unik for hver type molekyle og gør det således muligt at bruge metoden som en midler til at identificere molekyletyper.

En STM er en enhed, der gør det muligt at skabe billeder af materialer på atomniveau - en af ​​dens unikke egenskaber er den meget lille metalspids, der bruges ved scanningen. I denne nye indsats kombinerede forskerne Raman-spektroskopi med STM for at muliggøre hidtil usete niveauer af molekylær kortlægning.

Tidligere forskning har vist, at når en STM-spids placeres inden for nanometer af visse metaller, Der opstår plasmonisk excitation, som i kombination med Raman-spredning kan give mulighed for kortlægning af molekyler til inden for 10 nm. I denne nye forskning, holdet har fundet ud af, at hvis frekvensen af ​​den plasmoniske excitation justeres til at matche de molekylære vibrationer forårsaget af fotoner fra laserlyset, Raman-signalet øges kraftigt, hvilket resulterer i en evne til at kortlægge det molekyle, der undersøges, til mindre end 1nm.

Forskerne bemærker, at deres teknik stadig er i de meget tidlige udviklingsstadier - indtil videre har de kun været i stand til at bruge den på et molekyle - et ringformet porfyrin. Den proces, de bemærker, er vanskelig og kan tage uger eller måneder at udføre, hvilket gør dets anvendelse upraktisk på dette tidspunkt for generel forskningsindsats. Det virker også kun, når det undersøgte molekyle holdes i et vakuum og i et -200°C miljø. Hvis teknikken dog kan finjusteres, det vil give fremtidige kemikere mulighed for at identificere atomerne i individuelle molekyler. Et sådant værktøj kunne åbne døren til nye måder at studere molekyler på nanoskala niveau såvel som de bindinger, der holder dem sammen.

© 2013 Phys.org