(Phys.org) — Een drietal onderzoekers in Nederland heeft een 'microfoon' gebouwd van slechts een enkel molecuul die in staat is om verplaatsingen zo klein als een enkel proton te detecteren. In hun paper gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , Yuxi Tian, Pedro Navarro, en Michel Orrit beschrijven hoe ze een enkel molecuul in een kristalrooster hebben ingebed samen met een vibrerend mechanisme om een ​​nieuw type apparaat te creëren dat trillingen op nanoschaal kan detecteren.

De onderzoekers omschrijven hun apparaat als een nanomicrofoon, hoewel het misschien het beste kan worden ingekort tot alleen nanofoon, als het oppakt, of detecteert trillingen op nanoschaal. In elk geval, de inspanning was gebaseerd op werk dat onlangs werd uitgevoerd door een team in Frankrijk dat ontdekte dat de elektronische toestand van een molecuul dat als gast is aangewezen in een gastheermatrix van een ander type molecuul, kan zodanig door de matrix worden beïnvloed dat de trillingseigenschappen van de matrix worden onthuld - fijn genoeg om het als een soort extreem miniatuurmicrofoon te kunnen gebruiken.

Om hun micronanafoon te bouwen, de onderzoekers hebben individuele dibenzoterryleen (DBT) moleculen ingebed in een anthraceen kristalrooster (met een voldoende lage concentratie om te voorkomen dat de DBT-moleculen elkaar raken). Het kristal werd vervolgens op een stukje kwarts gelijmd om als stemvork te dienen. Toen het kwarts via een elektrische stroom in trilling werd gebracht, veroorzaakte het trillingen in het rooster die het DBT-molecuul beïnvloedden. Als reactie veranderde het molecuul hoeveel het fluoresceerde (wanneer geëxciteerd door een laser), het aanbieden van een manier om te meten hoeveel trillingen er optrad door de mate van fluorescentie. Het team ontdekte dat ze zich op slechts één van de DBT-moleculen tegelijk konden concentreren vanwege onvolkomenheden in het kristal. wat betekende dat de uiteindelijke microfoon eigenlijk maar één molecuul groot was.

Om hun apparaat te testen, de onderzoekers stimuleerden het kwarts zodanig dat de trillingen werden verfijnd, meten wat ze observeerden met slechts één molecuul, foton voor foton, meer dan een volle seconde en ontdekte dat het apparaat de hoeveelheid vervorming in het rooster nauwkeurig kon beschrijven.

De onderzoekers denken dat hun micronanofoon kan worden gebruikt voor het meten van systemen van zowel chemische als nano-afmetingen en omdat hij zo gevoelig is, kan hij zelfs worden gebruikt om kwantumeffecten in verschillende structuren te meten, zoals extreem kleine cantilevers. Een beperking is dat het apparaat alleen werkt bij zeer lage temperaturen.

© 2014 Fys.org