Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

O Método Novo do ANIMAL Revela Segredos de Pontos quentes Eletromagnéticos Nano-Feitos sob medida Misteriosos

Published on January 20, 2011 at 6:32 AM

Os segredos atrás dos “pontos quentes eletromagnéticos nano-feitos sob medida misteriosos” que aparecem em superfícies de metal sob uma luz estão sendo revelados finalmente com a ajuda de um ANIMAL.

Os Pesquisadores no Ministério de E.U. (DOE) do Laboratório Nacional do Lawrence Berkeley da Energia (Laboratório de Berkeley) desenvolveram uma única tecnologia imagiológica da molécula, dublada a Técnica Brownian da Super-Definição da Adsorção do Emissor (ANIMAL), que tem tornado possível pela primeira vez medir directamente o campo eletromagnético dentro de um ponto quente. Os resultados mantêm a promessa para um número de tecnologias que incluem a energia solar e a detecção química.

A micrografia de Elétron que mostra o múltiplo nano-fez sob medida pontos quentes eletromagnéticos em um filme de alumínio.

“Com nosso método do ANIMAL, nós podíamos traçar o perfil do campo eletromagnético dentro de um único ponto quente tão pequeno quanto 15 nanômetros com uma precisão para baixo a 1,2 nanômetros, apenas em algumas actas,” diz Xiang Zhang, um investigador principal com Divisão de Ciências dos Materiais do Laboratório de Berkeley e Professor Presidido de Ernest S. Kuh Dotação na Universidade Da California (UC), Berkeley. “Nós descobrimos que o campo altamente está localizado e, ao contrário de um campo eletromagnético típico, não propaga através do espaço. O campo igualmente tem uma forma exponencial que as elevações íngreme a um pico e deteriorem então muito rapidamente.”

Zhang, que dirige o Centro para NanoManufacturing Evolutivo e Integrado (SINAM), uma Ciência e uma Engenharia da Nano-Escala do National Science Foundation Centra-se em Uc Berkeley, é o autor correspondente de um papel nesta pesquisa que aparece na Natureza do jornal sob o título “que Traça a Distribuição do Campo Eletromagnético Dentro de um Ponto quente Feito Sob Medida 15nm pela Única Imagem Lactente da Molécula.” Co-Sendo o autor do papel com Zhang eram Hu Cang, Anna Labno, Changgui Lu, Xiaobo Yin, Ming Liu e Christopher Alegra.

Sob a iluminação óptica, as superfícies metálicas ásperas tornar-se-ão pontilhadas com pontos quentes microscópicos, onde a luz é limitada fortemente nas áreas que medem dez dos nanômetros no diâmetro, e a dispersão (não elástica) de Raman da luz é aumentada por até 14 ordens de grandeza. Observou Primeiramente mais de 30 anos há, tais pontos quentes foram ligados ao impacto da aspereza de superfície em plasmons (ondas de superfície eletrônicas) e em outros modos eletromagnéticos localizados. Contudo, durante as três décadas passadas, pouco foi aprendido sobre as origens destes pontos quentes.

“Surpreendente, apesar dos milhares de papéis nestes problema e várias teorias, nós somos os primeiros para determinar experimental para dentro a natureza do campo eletromagnético de tal pontos quentes nano-feitos sob medida,” diz Hu Cang, autor principal no papel da Natureza e em um membro do grupo de investigação de Zhang. “O ponto quente que de 15 nanômetros nós medimos é sobre o tamanho de uma molécula de proteína. Nós acreditamos que há os pontos quentes que podem mesmo ser menores do que uma molécula.”

Porque o tamanho destes pontos quentes metálicos é distante menor do que o comprimento de onda da luz de incidente, uma técnica nova era necessário traçar o campo eletromagnético dentro de um ponto quente. Os pesquisadores de Berkeley desenvolveram o método do ANIMAL para capitalizar no facto de que as moléculas de tintura fluorescente individuais podem ser localizadas com única precisão do nanômetro. A intensidade da fluorescência das moléculas individuais fixadas na superfície fornece uma medida directa do campo eletromagnético dentro de um único ponto quente. O ANIMAL utiliza o movimento Brownian de únicas moléculas de tintura em uma solução para fazer as tinturas fazer a varredura estocàstica do interior do único ponto quente, uma molécula de cada vez.

“A forma que exponencial nós encontramos para o campo eletromagnético dentro de um ponto quente é evidência directa para a existência de um campo eletromagnético localizado, ao contrário do formulário mais comum da distribuição Gaussian,” Cang diz. “Há diversos mecanismos de competência propor para pontos quentes e nós estamos trabalhando agora para examinar mais estes mecanismos fundamentais.”

O ANIMAL começa com submergir de uma amostra em uma solução livremente de difundir a tintura fluorescente. Desde Que a difusão da tintura é muito mais rápida do que o tempo da aquisição da imagem (0,1 milissegundos contra 50 milissegundos to-100), a fluorescência produz um fundo homogêneo. Quando uma molécula de tintura é fixada na superfície de um ponto quente, aparece como um ponto brilhante nas imagens, com a intensidade do ponto que relata a força de campo local.

“Usando método da localização da molécula da probabilidade máxima um único, a molécula pode ser localizada com única precisão do nanômetro,” Zhang diz. “Depois Que a molécula de tintura está descorada (tipicamente dentro das centenas de milissegundos), a fluorescência desaparece e o ponto quente está pronto para o evento seguinte da adsorção.”

Escolher a concentração direita das moléculas de tintura permite a taxa da adsorção na superfície de um ponto quente de ser controlada de modo que somente uma molécula fixada se emita fotão em um momento. Desde Que o ANIMAL usa uma câmera para gravar os únicos eventos da adsorção da molécula, os pontos quentes múltiplos dentro de um campo de visão de até um milímetro quadrado podem ser imaged paralelamente.

Em seu papel, Zhang e seus colegas vêem os pontos quentes que estão sendo postos para usar-se em uma escala de aplicações larga, começando com a factura das células solares e dos dispositivos altamente eficientes que podem detectar sinais químicos fracos.

“Um ponto quente é como uma lente que possa focalizar a luz a um ponto pequeno com uma potência de focalização bem além de todo o sistema ótico convencional,” Cang diz. “Quando uma lente convencional puder somente focalizar a luz a um ponto sobre a metade do comprimento de onda da luz visível (aproximadamente 200-300 nanômetros), nós confirmamos agora que um ponto quente pode focalizar a luz a um ponto nanômetro-feito sob medida.”

Com esta potência de focalização excepcional, os pontos quentes podiam ser usados para concentrar a luz do sol nos locais photocatalytic de dispositivos solares, ajudando desse modo a maximizar eficiências de colheita e derachadura da luz. Para a detecção de sinais químicos fracos, por exemplo, de uma única molécula, um ponto quente poderia ser usado para focalizar a luz de incidente de modo que iluminasse somente a molécula do interesse, desse modo aumentando o sinal e minimizando o fundo.

O ANIMAL igualmente torna possível estudar o comportamento da luz enquanto passa através de um nanomaterial, de um factor crítico para a revelação futura dos nano-sistemas óticos e dos dispositivos metamaterial. As técnicas experimentais Actuais sofrem de definição limitada e são difíceis de executar verdadeiramente no nanoscale.

O “ANIMAL oferece uma oportunidade inaudita de medir como um nanomaterial altera a distribuição da luz, que guiará a revelação de dispositivos avançados dos nano-sistemas óticos,” diz Cang. “Nós igualmente usaremos o ANIMAL para responder a alguns problemas desafiantes na ciência de superfície, tal como onde e o que são os locais activos em um catalizador, como a energia ou a transferência de cargas entre moléculas e um nanomaterial, e o que determinam o hydrophobicity de superfície. Estes problemas exigem uma técnica com definição do nível da elétron-microscopia e informação óptica da espectroscopia. O ANIMAL é uma ferramenta perfeita para estes problemas.”

Source: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 12:27

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit