#GaiNagusiak

Molekula baten barruan argiarekin begiratzen

Noiz argitaratua: 13/06/05 | Kategoria: Ikerketa | Gaiak: #Fisika, Kimika eta Matematika #Teknologia
 Argi-sorta (berde) bat, barrunbe optiko baten kontra joz eragindako molekularen bibrazioa (molekularen azpiko itzala) inoiz ez bezalako bereizmenarekin ebazteko eta ezartzeko (irudikatze artistikoa).

Nazioarteko lantalde batek –kideen artean dira Donostia International Physics Center (DIPC) eta Materialen Fisikaren Zentroa (CSIC-UPV/EHU)– lortu du, argia erabiliz, molekula organiko bakar bat inoiz ez bezalako bereizmenez ebaztea eta identifikatzea. Nature aldizkari ospetsuak argitaratu eta nabarmendu du lana hil honetako alean. Bidea ireki diezaieke fotokimikako eta nanoteknologiako aplikazio teknologikoei.

Txinako Zientzia eta Teknologia Unibertsitateko (USTC) ikertzaileek zuzendutako ikerlan batean, zeinean laguntzaile izan baita Javier Aizpurua, DIPCko eta Materialen Fisikako Zentroko (CSIC-UPV/EHU) ikertzailea, lehenbiziko aldiz lortu da molekula organiko bakar bat ikustea, nanometro erdiko bereizmenez, argia erabilita. Ikerketan laguntzaile izan da Javier Aizpurua, eta hau esan du: “Gai izan gara molekula bakar baten “barruan” begiratzeko eta zer espezie den identifikatzeko, argia besterik erabili gabe”. Aurrekaririk gabeko emaitza hau Nature aldizkari ospetsuan argitaratu dute, eta, duen garrantziarengatik, gainera, nabarmendu egin dute.

Argi ikusgaia uhin elektromagnetiko bat da, uhin-luzera bi mutur hauen tartekoa duena: argi urdinaren 400 nanometroetatik (nm) argi gorriaren 750 nm-etara. Difrakzio-muga deritzona dela eta, ez dago argiaren bitartez zuzenean ebatzi edo fotografiatzerik uhin-luzeraren erdia baino gutxiagoko tamaina duten gauzak; hau da, 200 nm baino gutxiagokoak. Muga hori gainditzeko, azken urteetan nanofotonikako espezialistek metal-partikulak erabili dituzte: antena optiko oso txiki gisa jokatzen dute, eskala nanometrikoan ikusgai den espektroaren argia kontzentratuz eta handituz. Baina teknika horrek ere baditu bere mugak eta zailtasunak objektu nanometrikoak ebazteko.

Orain arte, inoiz lortu gabea zen ikerketa honetan lortu den bereizmen optikoa. Oraingoa lortzeko, konbinatu egin dira tunel-efektuko mikroskopia (STM) –huts ultrahandiko kondizioetan eta tenperatura baxuan– eta gainazaleko Raman espektroskopia handitua, mikroskopioaren muturreko barrunbean kokatutako molekularen gain.

Bi teknika horiek konbinatuz lortu dute Zhenchao Dong doktoreak zuzentzen duen USTCko optoelektronikako taldean lehenbizikoz “fotografiatzea”, nanometrotik beherako eskalan, molekula organiko bakartu bat. Mikroskopioaren muturreko elektroien oszilazio kolektiboa –plasmoiak– molekularen bibrazioarekin sinkronizatzean, nanometro bat baino gutxiagoko bereizmena duen seinale optiko bat sor daiteke.

Mikroskopioaren muturra molekularen gainetik pasatzen denean, puntu bakoitzean emititutako Raman seinaleak aukera ematen du molekularen bibrazio-arrastoa identifikatzeko, halako moldez non, molekularen “barruan” begiratzeaz gain, zer molekula den identifikatu ere egin baitaiteke aldi berean. Javier Aizpuruak azaltzen duenez, “molekularen ‘barruan’ begiratzea eta haren hatz-markak hartzea bezala da”.

Bereizmen-maila hori, orain artean, elektroiak zunda gisa erabilita bakarrik lortu ahal izan da, baina oraingo ikerketan argi ikusgaiaren fotoiek lortzen dute molekula bat identifikatzeko miraria, egundaino ezagutu diren difrakzio-muga guztiak gaindituta.

Lan honen emaitzek bidea irekitzen dute molekulak zuzenean identifikatzeko haien kontzentrazioa oso txikia denean, eta molekula bakartu bat identifikatzera iristeko. Aukera horrek aplikazio teknologiko asko ahalbidetu dezake: besteak beste, biosentsonikan, molekula-kateak analizatzeko; segurtasunean, substantzia arriskutsuak detektatzeko; edo osasun publikoan, elikagaien kalitatea kontrolatzeko.

Erreferentzia

R. Zhang, Y. Zhang, Z. C. Dong, S. Jiang, C. Zhang, L. G. Chen, L. Zhang, Y. Liao, J. Aizpurua, Y. Luo, J. L. Yang, and J. G. Hou. Chemical mapping of a single molecule by plasmon-enhanced Raman scattering. Nature 498, 82-86 (2013). DOI: 10.1038/nature12151

Informazio osagarria

  • Argi-sorta (berde) bat, barrunbe optiko baten kontra joz eragindako molekularen bibrazioa (molekularen azpiko itzala) inoiz ez bezalako bereizmenarekin ebazteko eta ezartzeko (irudikatze artistikoa)., University of Science and Technology of China (USTC) , Hefei
Laguntzailea: