Одноатомная «лупа» помогла увидеть отдельные связи в молекуле

Одноатомная «лупа» помогла увидеть отдельные связи в молекуле

Физики из Испании и Великобритании разработали методику заключения света в резонатор объемом всего в 1 кубический нанометр. Это помогло ученым изучить колебания отдельных связей в одиночной молекуле: резонатор усилил взаимодействия между колебаниями атомов и светом в миллион раз. По словам авторов, метод может стать основой для квантовой нелинейной оптики, работающей на молекулярном масштабе. Исследование опубликовано в журнале Science.

Атомы в любых молекулах совершают колебания — в небольших пределах удлиняют и укорачивают химическую связь между собой, меняют  углы в молекулярной структуре. Заметить такие колебания можно с помощью инфракрасного излучения. Энергия инфракрасных фотонов сопоставима с энергией, требуемой для колебательных переходов в молекуле. Это приводит к поглощению квантов света — точное значение их энергии позволяет определить характеристики колебаний атомов. Сейчас на основе этого эффекта основаны методы исследования веществ с неизвестным строением — например, инфракрасная спектроскопия.

Как правило, в таких экспериментах используются макроскопические образцы. Но взаимодействие между веществом и излучением можно усилить, поместив вещество в оптический резонатор, свет в котором многократно отражается. С помощью благородных металлов (золота и других) физики уже научились создавать резонаторы с объемом всего в 30 кубических нанометров — этого достаточно для спектроскопии одиночных молекул. Такие размеры уже во много раз меньше, чем длина волны инфракрасного излучения. Долгое время считалось, что разрешение оптических резонаторов не может перешагнуть через порог в 10 нанометров, но уже появились исследования, в которых с помощью острой иглы физики читают последовательность оснований в РНК.

Физики рассчитали, чему могли соответствовать эти пики — оказалось, за них отвечали колебания в органической молекуле, обычно неактивные в рамановской спектроскопии. Проявить их могли лишь очень интенсивные световые поля, что и указало на возникновение субнанометровых резонаторов. Причиной их возникновения были отдельные атомы в наночастице золота, изменявшие свое положение под действием лазерного излучения. Золотая подложка при этом играла роль дополнительного зеркала в резонаторе. Ученые сравнивают атомы с громоотводами, с одной лишь разницей: громоотводы «притягивают» к себе электричество, а не свет.

Оптические резонаторы используются не только в спектроскопии. К примеру, в лазерной технике резонатор обеспечивает накачку рабочего тела. Мы недавно писали о том, как встроив резонаторы в жировую ткань, физики из Гарвардской медицинской школы научились превращать клетки в лазеры. Кроме того, на базе резонаторов возможно создание памяти для фотонных компьютеров, в которых вместо электрического тока используется свет.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Ученые создали кристаллографию без кристаллов
Японские ученые открыли способ исследования структуры молекул в рентгеновских лучах без предварительной кристаллизации. Новая методика опубликована в журнале Nature. Обзор статьи приводится на сайте издания. Зафиксировать молекулы для последующего просвечивания рентгеновскими лучами помогла специально разработанная металло-органическая ..
2013-03-29 1376 0 Технология
0
Создана технология, позволяющая безопасно редактировать геном
Учёные из университета Berkley впервые получили возможность с максимальной точностью «ремонтировать» любой участок человеческого генома, сообщает The Independent. Новая генная технология называется Crispr: её сравнивают с программой-редактором, способной менять отдельные буквы в книге, не создавая орфографических ошибок. ..
2013-11-8 1670 0 Технология
1
В России спроектирована новая обсерватория
Российским разработчикам удалось завершить работу, которая заключалась в проектировании обсерватории "Миллиметрон". С помощью этого комплекса, будут проводиться астрофизические исследования, результатом которых должно стать обнаружение чёрных дыр в космосе. «Сейчас изготовляются отдельные элементы данной разработки» ..
2013-10-9 1169 0 Технология
0
Дизельное топливо больше не понадобится
Солнечные электростанции ОАО «Сахаэнерго», дочернего предприятия ОАО АК «Якутскэнерго» (входит в холдинг «РАО ЭС Востока»), установленные в Кобяйском, Оймяконском, Верхоянском и Олекминском улусах, успешно прошли испытание холодом и за зимние месяцы выработали 9 826 кВт*ч электроэнергии. При этом экономия дорогостоящего дизельного топлива ..
2014-04-22 1600 0 Технология
0
Новый компьютер сможет общаться с пациентами в коме
Канадские ученые разрабатывают читающий мысли компьютером, который может помочь общаться с людьми в коме. Сотрудники Университета Западного Онтарио использовали нейровизуализацию для чтения человеческих мыслей при помощи мозговой деятельности, передавая конкретные ответы - «да» или «нет». По их словам, ..
2013-06-2 1243 0 Технология
0
Ученые побили рекорд эффективности солнечных элементов
Компания «Spectrolab» установила новый рекорд по эффективности солнечной батареи отметкой в 38,8 процента для наземных многопереходных солнечных элементов. Новый мировой рекорд точно не «разгромит» прежней отметки в 37,8 процента, которая была также установлена представителями «Spectrolab». ..
2013-11-23 2204 0 Технология
0
Искусственный фотосинтез стал эффективным
На химфаке Королевского технического института в Швеции сумели создать искусственный механизм фотосинтеза, который по скорости химической реакции не уступает фотосинтезу растений. По словам самих исследователей, это открывает новые перспективы в альтернативной энергетике. Раньше многие пытались воспроизвести часть ..
2012-04-13 3888 0 Технология
0
Samsung открыла новый способ выращивания графена
Едва Стэнфордский университет объявил о создании интегральной схемы на базе 20-нанометровых графеновых транзисторов, как с очередным громким заявлением выступила компания Samsung. Основаннный ею Институт передовых технологий Samsung (SAIT) в соотрудничестве со старейшим в Корее университетом Сонгюнгван открыл способ «бесшовного» ..
2014-04-04 1917 0 Технология
0
Ученые протестировали лекарство, стирающее воспоминания
Исследователи из Флоридского университета в США разработали лекарство, которое избавляет человека от воспоминаний, полученных во время наркотического опьянения. Научная работа с описанием препарата появилась в журнале Nature. Ученые отметили особенность белка актин, который участвует в создании связей между ..
2015-08-13 4280 0 Технология
1
ConnecTable – солнечные панели для работы на улице
Вы читаете электронную книгу в парке, как вдруг батарея вашего устройства начинает «задыхаться» в последний раз. Солнце, может быть, ярко светит, но вы «сели на мель» без розетки. Компания «CarrierClass», которая специализируется на солнечных технологиях и широкополосной связи, надеется, что их последнее ..
2013-11-22 1202 0 Технология
0
Созданы суперчувствительные графеновые датчики
Датчики, сделанные из изолирующего основания, покрытого листом графена с единственным толстым слоем атомов углерода настолько чувствительны, что могут обнаруживать отдельные молекулы газа, сообщает mysmi.net. Изменяя химические свойства изолирующего слоя, при этом не затрагивая графеновый слой, ..
2013-05-11 1889 0 Технология
0
Усмирять ураганы будут с помощью ветроэлектростанций
Разрушительные ураганы «Сэнди» и «Катрина» заставили ученых задуматься, а что произошло бы, если на пути ураганов возник ряд ветряных электростанций находящихся в море? Смогут ли лопасти турбин замедлить скорость ураганного ветра или они будут ураганом разрушены? Специалист из Стэнфордского университета, Марк Джейкобсон, ..
2014-03-04 1615 0 Технология
0
НАСА раздвигает границы технологии 3D-печати
НАСА успешно протестировало самые сложные части ракетного двигателя, когда-либо разработанные агентством, напечатанные с помощью технологии 3D-печати, на испытательном стенде в Центре космических полетов НАСА имени Маршалла в Хантсвилле, Алабама. Инженеры НАСА раздвигают границы технологии, ..
2014-09-04 1821 0 Технология
0
Россия получит доступ к секретным французским технологиям связи
Понятное дело, не за красивые глаза, и далеко не за просто так. Брак по расчёту: «Ростехнологии» выдали «дочку» за иностранцев, да ещё и сразу за двоих, которые и сами состоят в своего рода отношениях. В минувший четверг на форуме «Технологии в машиностроении» Alcatel-Lucent и «Ростехнологии» подписали соглашение ..
2012-07-3 1551 0 Технология
0
РЖД запустили первый обновленный Сапсан
Макет «Сапсана», представленный в экспозиции «Передвижного выставочно-лекционного комплекса» ОАО «РЖД». «Российские железные дороги» запустили между Москвой и Санкт-Петербургом первый модернизированный высокоскоростной поезд «Сапсан». Об этом говорится в официальном пресс-релизе РЖД. Модернизация коснулась в первую очередь вагонов номер ..
2013-07-16 1285 0 Технология
0