(Phys.org) —Een team van onderzoekers van de Chinese Universiteit voor Wetenschap en Technologie is erin geslaagd een chemische kaarttechniek te ontwikkelen die de samenstellende atomen van een enkel molecuul kan onthullen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hoe ze Raman-spectroscopie combineerden met een scanning tunneling microscope (STM) om een ​​molecuul chemisch in kaart te brengen met een resolutie van minder dan 1 nm.

Raman-spectroscopie is waar chemici een laser op een kleine groep moleculen schijnen en vervolgens het licht meten terwijl het wordt teruggekaatst. De fotonen van de lichtbron zorgen ervoor dat de moleculen trillen en interageren met de bindingen die moleculen bij elkaar houden, waardoor een verschuiving in hun frequentie ontstaat - de verstrooiing die het gevolg is, is uniek voor elk type molecuul en maakt het dus mogelijk dat de methode wordt gebruikt als een middel om molecuultypes te identificeren.

Een STM is een apparaat waarmee afbeeldingen van materialen op atomair niveau kunnen worden gemaakt - een van de unieke kenmerken ervan is de zeer kleine metalen punt die bij het scannen wordt gebruikt. In deze nieuwe poging combineerden de onderzoekers Raman-spectroscopie met STM om ongekende niveaus van moleculaire mapping mogelijk te maken.

Voorafgaand onderzoek heeft aangetoond dat wanneer een STM-tip binnen nanometers van bepaalde metalen wordt geplaatst, plasmonische excitatie treedt op dat, in combinatie met Raman-verstrooiing, moleculen in kaart kunnen worden gebracht tot binnen 10 nm. In dit nieuwe onderzoek het team heeft ontdekt dat als de frequentie van de plasmonische excitatie wordt aangepast aan de moleculaire trillingen die worden veroorzaakt door fotonen van het laserlicht, het Raman-signaal wordt sterk verhoogd, wat resulteert in een vermogen om het bestudeerde molecuul in kaart te brengen tot minder dan 1 nm.

De onderzoekers merken op dat hun techniek zich nog in de zeer vroege stadia van ontwikkeling bevindt - tot nu toe hebben ze het alleen op één molecuul kunnen gebruiken - een ringvormig porfyrine. Het proces dat ze opmerken, is moeilijk en kan weken of maanden duren, waardoor de toepassing ervan op dit moment onpraktisch is voor algemene onderzoeksinspanningen. Het werkt ook alleen als het bestudeerde molecuul in een vacuüm en in een omgeving van -200°C wordt gehouden. Als de techniek echter kan worden verfijnd, het zal toekomstige chemici in staat stellen de atomen in individuele moleculen te identificeren. Zo'n tool zou de deur kunnen openen naar nieuwe manieren om moleculen op nanoschaalniveau te bestuderen, evenals de bindingen die ze bij elkaar houden.

© 2013 Phys.org