分子間能量傳遞「拍照」成功—新聞—科學網

2020-12-17 科學網

 

科技日報合肥3月31日電 （記者吳長鋒）中國科學技術大學單分子科學團隊的董振超研究小組利用精心設計的局域電場增強的亞納米空間分辨的電致發光技術，在國際上首次實現分子間相干偶極耦合的成像觀察，即在單分子水平上對分子間能量傳遞特徵成功「拍照」。國際權威學術期刊《自然》31日發表了這項成果。

人們直覺上通常認為，分子間的能量傳遞就像足球隊員傳球一樣，由接受能量的分子傳送給相鄰的另一個分子，然後依次傳遞下去。但最新的一些實驗表明，一份能量的注入，可能會引起相鄰分子間有一定規律的聯動。科學界對分子偶極耦合的相干性的形式和特性一直缺乏直接的認識。

董振超研究小組通過巧妙調控局限在一個納米腔室內的電場頻率和強度，為單分子物理化學研究提供了新的可能性。「局域電場的共振增強調控和STM操縱技術的巧妙結合，使我們得以直接觀察分子間相干能量傳遞的奧秘。」董振超介紹，他們操縱掃描隧道顯微鏡的針尖，構築出兩個鋅酞青分子的二聚體結構，採用電子激發發光方式，對該結構不同能量狀態的偶極耦合模式分別進行了亞納米空間分辨的電致發光成像。他們發現，局域電子的激發能量瞬間傳遞到整個分子二聚體，構成了一個量子糾纏體系，而且該體系不同能量狀態（即偶極耦合模式）的光子成像圖案具有特定的特徵。通過對這些空間特徵的分析，可以推導出分子二聚體中能量傳遞的相干特徵。

《自然》審稿人認為，這項工作「對於許多研究領域——從分子間相互作用的基礎研究到捕光體系和量子光學等實際應用，都具有廣泛的影響和重要的意義」。

 

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