Одиночную молекулу научили обнаруживать вибрации и деформации

Ученые из Нидерландов и Швеции предложили использовать одиночную молекулу в качестве датчика вибраций и смещений. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters.

С этой целью ученые регистрируют сдвиги в оптическом спектре молекулы, вызванные вибрациями в окружающей среде. Для этого молекула, помещаемая в среду, должна быть отлична от окружающих ее.

Тогда изменения в состоянии окружающих молекул скажутся на «гостевой». Чтобы такое изменение хорошо наблюдалось и на нем не сказывались флуктуации окружающих частиц, систему охлаждают. В качестве детектора используются молекулы дибензотерилена, помещенные в кристалл антрацена. Кристалл размерами в несколько сотен микрометров помещается на кварц.

Кварц играл роль камертона, который создавал колебания в антрацене и вызывал деформацию его кристаллической решетки. Эти изменения сказывались на локальном окружении молекулы дибензотерилена и индуцировали в ней электромагнитные переходы, частоты которых совпадали с частотами колебаний локального участка кристаллической решетки.

Одна молекула, по словам ученых, способна отреагировать на вибрации в регионе, размеры которого составляют несколько десятых нанометра (это сравнимо с несколькими диаметрами протона).

Специалисты считают, что результаты их открытия найдут применения в ультрачувствительных микроскопах для наблюдения за небольшими движениями и динамикой химических реакций.