Karbon nanotube, silinder yang baru dibuat dari atom karbon terikat erat, telah terpesona ilmuwan dan insinyur dengan daftar mereka yang tampaknya tak berujung khusus kemampuan-dari kekuatan tarik yang luar biasa untuk chip komputer merevolusi. Dalam edisi hari ini Science, dua peneliti dari University of Rochester menambah feat daftar nanotube ': emisi foton yang ideal. "Bandwidth emisi sempit seperti Anda bisa mendapatkan pada suhu kamar," kata Lukas Novotny, profesor optik di Rochester dan co-penulis penelitian. Seperti emisi sempit dan stabil dapat membuat bidang-bidang seperti kriptografi kuantum dan single-molekul sensor kenyataan praktis. Profil emisi datang sebagai kejutan bagi Todd Krauss, asisten profesor kimia di Universitas, dan Novotny. Mereka berangkat untuk hanya mendefinisikan emisi, atau fluoresensi, dari nanotube karbon tunggal. Dengan menggunakan teknik yang disebut mikroskop confocal, tim diterangi nanotube tunggal dengan sinar laser sangat terfokus. Tabung menyerap cahaya dari laser dan kemudian kembali dipancarkan pada frekuensi cahaya baru yang membawa informasi tentang karakteristik fisik tabung dan sekitarnya. Cahaya yang dipancarkan dari nanotube itu secara tepat, panjang gelombang diskrit, tidak seperti benda-benda paling mirip molekul yang memancarkan ke kisaran (yaitu lebih "kabur") yang lebih luas dari panjang gelombang pada suhu kamar. Tapi kejutan yang lebih besar berada di toko untuk tim. "Emisi tidak hanya sempurna sempit, mantap sejauh yang kita bisa mengukur," kata Krauss. Dalam sebuah permainan kata-kata aneh fisika kuantum, molekul biasanya memancarkan foton mereka untuk waktu tertentu dan kemudian berhenti, hanya untuk melanjutkan lagi nanti, seperti sinyal telegraf. Tabung yang Krauss dan Novotny diukur, bagaimanapun, tetap beacon mantap untuk batas sensitivitas instrumen mereka '. "Ini sangat menarik karena untuk setiap aplikasi di optik kuantum, Anda ingin emitor foton stabil dan tepat," kata Novotny. Emisi sempit dan tidak lengkap berkedip memiliki implikasi menggoda untuk single foton emitter-perangkat yang dibutuhkan untuk dependably merilis foton tunggal pada perintah. Departemen Pertahanan AS sangat tertarik dalam mengembangkan kriptografi kuantum, sebuah metode dipecahkan secara teoritis pengkodean informasi, yang memerlukan cara yang dapat diandalkan untuk memberikan foton tunggal pada permintaan. Aplikasi lain datang dalam bentuk sensor sangat sensitif mereka dapat mendeteksi satu molekul suatu zat. Sebagai contoh, ketika molekul biologis seperti protein mengikat nanotube, perubahan sempurna nanotube emisi, mengungkapkan kehadiran dan karakteristik molekul. Mendeteksi perubahan akan mungkin jika bukan karena sifat sangat stabil emisi nanotube, karena peneliti tidak akan tahu pasti jika perubahan mendadak dalam emisi itu hanya sekejap, atau dimaksudkan untuk menunjukkan adanya molekul target. Sampai hanya beberapa bulan yang lalu, menentukan karakteristik emisi dari nanotube mustahil. Nanotube karbon tidak dapat dibuat secara individual-bukan mereka datang sebagai campur aduk seperti tumpukan spageti. Mencoba untuk mengukur emisi foton tabung di campur aduk adalah tidak mungkin karena tabung akan melewati menyerap foton ke tabung lain, bukan kembali memancarkan mereka dalam mode tanda nya. Apa yang para ilmuwan berakhir dengan adalah semacam rata-rata dari apa yang koleksi tabung akan memancarkan - bukan karakteristik emisi dari sebuah tabung tunggal. Hanya dalam beberapa bulan terakhir telah peneliti menemukan cara untuk menghapus nanotube tunggal dari tumpukan spaghetti dalam rangka untuk mempelajari sifat-sifatnya sebagai individu. Krauss dan Novotny sekarang merancang percobaan untuk menguji kemantapan fluoresensi nanotube luar jangkauan percobaan awal, dan mengejar studi bertujuan untuk menentukan bandwidth minimum yang mungkin emisi tertinggi pada suhu lewat dingin. |