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

Новый Метод ЗВЕРЯ Показывает Секреты Загадочных Nano-Определенных размер Электромагнитных Точек доступа

Published on January 20, 2011 at 6:32 AM

Секреты за загадочными nano-определенными размер электромагнитными «Точками доступа» которые появляются на поверхности металла под светом окончательно показываются с помощью ЗВЕРЮ.

Исследователя на Министерстве Энергетики США (DOE) Лаборатория Лоренса Беркли Национальная (Лаборатория Беркли) начинали одиночную ую технологию обработки изображения молекулы, Броуновскому Методу Супер-Разрешения Адсорбцией Излучателя (ЗВЕРЮ), который сделал его возможным для the first time сразу измерить электромагнитное поле внутри Точки доступа. Результаты держат посыл для нескольких технологий включая солнечную энергию и химический воспринимать.

Микрорисунок Электрона показывая многократную цепь nano-определил размер электромагнитные Точки доступа на алюминиевом фильме.

«С нашим методом ЗВЕРЯ, мы могли отобразить профиль электромагнитного поля в пределах одиночной Точки доступа как малой как 15 нанометров с точностью вниз до 1,2 нанометра, в как раз немного минут,» говорит Xiang Zhang, главным образом исследователя с Разделением Наук Материалов Лаборатории Беркли и Профессора Эрнеста S. Kuh Обеспечивать Доходом Предводительствуемый на Университете Штата Калифорнии (UC), Беркли. «Мы открыли что поле сильно локализовано и, не похож на типичное электромагнитное поле, не распространяем через космос. Поле также имеет степенную форму которую подъемы круто к пику и после этого распадают очень быстро.»

Zhang, который направляют Центр для Масштабируемого и Интегрированного NanoManufacturing (SINAM), Наука Nano-Маштаба Национального фонда и Инджиниринг Центризует на UC Berkeley, соответствуя автор бумаги на этом исследовании которое появляется в Природу журнала под названием «Отображая Распределение Электромагнитного Поля Внутри Точки доступа Определенной Размер 15nm Одиночным Воображением Молекулы.» Co-Authoring бумага с Zhang был Hu Cang, Анной Labno, Changgui Lu, Xiaobo Yin, Ming Liu и Кристофер Gladden.

Под оптически освещением, грубые металлические поверхности станут поставленными точки с микроскопическими Точками доступа, где свет сильно ограничен в зонах измеряя 10 нанометров в диаметре, и разбрасывать Raman (неупругий) света увеличен до 14 порядками величины. Во Первых наблюдал больше чем 30 лет тому назад, такие Точки доступа были соединены к удару поверхностной шершавости на плазмонах (электронных поверхностных волнах) и других локализованных электромагнитных режимах. Однако, во время прошлых 3 декад, немногая было выучено о началах этих Точек доступа.

«Изумительн, несмотря на тысячи бумаг на этих проблеме и различных теориях, мы первые экспириментально для того чтобы определить природу электромагнитного поля внутрь такое nano-определенные размер Точки доступа,» говорит Hu Cang, ведущего автор на бумаге Природы и члене исследовательской группы Zhang. «Точка доступа 15 нанометров мы измерили о размере молекулы протеина. Мы верим что Точки доступа которые могут даже быть более малы чем молекула.»

Потому Что размер этих металлических Точек доступа далеко более мал чем длина волны света случая, новый метод был необходим для того чтобы отобразить электромагнитное поле в пределах Точки доступа. Исследователя Беркли начали метод ЗВЕРЯ для того чтобы написать прописными буквами на факте что индивидуальные молекулы люминесцентной краски можно локализовать с одиночной точностью нанометра. Интенсивность флуоресцирования индивидуальных молекул адсорбированных на поверхности обеспечивает сразу измерение электромагнитного поля внутри одиночной Точки доступа. ЗВЕРЬ использует Броуновское движение одиночных молекул краски в разрешении для того чтобы сделать краски просмотреть внутренность одиночной Точки доступа стохастически, одна молекула одновременно.

«Степенная форма мы нашли для электромагнитного поля в пределах Точки доступа прямое доказательство для существования локализованного электромагнитного поля, в отличие от больше общего вида Гауссового распределения,» Cang говорит. «Несколько состязаясь механизмов предложенных для Точек доступа и мы теперь работаем более далее для того чтобы рассмотреть эти основные механизмы.»

ЗВЕРЬ начинает с погружать в воду образца в разрешении свободно отражать люминесцентную краску. В Виду Того Что диффузия краски гораздо быстре чем время приема изображения (0,1 миллисекунды против 50 миллисекунд to-100), флуоресцирование производит однотиповую предпосылку. Когда молекула краски адсорбирована на поверхность Точки доступа, она появляется как светловина в изображениях, с интенсивностью пятна сообщая прочность локального поля.

«Путем использование метода локализацией молекулы максимального правдоподобия одиночного, молекулу можно локализовать с одиночной точностью нанометра,» Zhang говорит. «После Того Как отбелена молекула краски (типично в пределах сотни миллисекунд), флуоресцирование исчезает и Точка доступа готова для следующего случая адсорбцией.»

Выбирать правую концентрацию молекул краски позволяет тариф адсорбцией на поверхности Точки доступа быть проконтролированным так, что только одна адсорбированная молекула испустит фотоны одновременно. В Виду Того Что ЗВЕРЬ использует камеру для того чтобы записать одиночные случаи адсорбцией молекулы, множественные Точки доступа внутри область видимости до одного квадратного миллиметра могут быть imaged в параллели.

В их бумаге, Zhang и его коллегаы видят Точки доступа будучи положенными для использования в обширном диапозоне применения, старт с делать из сильно эффективных фотоэлементов и приборов которые могут обнаружить слабые химические сигналы.

«Точка доступа как объектив который может сфокусировать свет к малому пятну с фокусируя силой хорошо вн е любой обычной оптики,» Cang говорит. «Пока обычный объектив может только сфокусировать свет к пятну о половине длины волны видимого света (около 200-300 нанометров), мы теперь подтверждаем что Точка доступа может сфокусировать свет к нанометр-определенному размер пятну.»

Через эту исключительнейшую фокусируя силу, Точки доступа смогли быть использованы для того чтобы сконцентрировать свет солнца на photocatalytic местах солнечных приборов, таким образом помогая увеличить эффективности света и вод-разделяя. Для обнаружения слабых химических сигналов, например, от одиночной молекулы, Точка доступа смогла быть использована для того чтобы сфокусировать свет случая так, что она только осветит молекулу интереса, таким образом увеличивая сигнал и уменьшая предпосылку.

ЗВЕРЬ также делает его возможной изучить поведение света по мере того как он проходит через nanomaterial, критический фактор для будущего развития nano-оптики и metamaterial приборы. Настоящие экспириментально методы терпят от лимитированного разрешения и трудны для того чтобы снабдить на поистине nanoscale.

«ЗВЕРЬ предлагает беспрецедентную возможность измерить как nanomaterial изменяет распределение света, которое направит развитие предварительных приборов nano-оптики,» говорит Cang. «Мы также будем использовать ЗВЕРЯ для того чтобы ответить некоторым трудный проблемам в поверхностной науке, как где и что активные места в катализаторе, как энергия или переход обязанностей между молекулами и nanomaterial, и что определяют поверхностное hydrophobicity. Эти проблемы требуют метода с разрешением уровня электронной микроскопии и оптически данными по спектроскопии. ЗВЕРЬ совершенный инструмент для этих проблем.»

Источник: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 12:29

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