《自然》雜志于6月6日在線發表了中國科學技術大學科學家的一項最新成果——在國際上首次實現亞納米分辨的單分子光學拉曼成像,將具有化學識別能力的空間成像分辨率提高到前所未有的0.5納米。
這項成果由中科大微尺度物質科學國家實驗室侯建國院士領銜的單分子科學團隊董振超研究小組完成,博士生張瑞、張堯為論文共同第一作者。
物質世界里的分子非常小,一般在1個納米左右,相當于人的頭發絲直徑的1/60000。如此小的尺度,連光學顯微鏡都無能為力。如何在納米甚至亞納米尺度上實現分子成像并能識別分子的化學信息,從而幫助人類認識分子結構,更進一步了解微觀世界,是國際科學界持續關注的熱點。
董振超介紹,光的頻率在散射后會發生變化,而頻率的變化情況取決于散射物質的特性,這就是獲得諾貝爾獎的“拉曼散射”。“正如通過人的指紋可以識別人的身份一樣,拉曼光譜的譜形也成為科技工作者識別不同分子的‘指紋’光譜,是物理、化學、材料、生物等領域研究分子結構的重要手段。”
微尺度實驗室單分子科學團隊發展了將高分辨掃描隧道顯微技術與高靈敏光學檢測技術融為一體的聯用系統,使化學識別的分辨率達到前所未有的0.5納米,可識別分子內部的結構和分子在表面上的吸附構型。董振超說,這項研究對了解微觀世界,特別是微觀催化反應機制、分子納米器件的微觀構造和包括DNA測序在內的高分辨生物分子成像,具有極其重要的科學意義和實用價值,也為研究單分子非線性光學和光化學過程開辟了新的途徑。