Эксперты-нанофотоники из Университета Райса создали уникальный датчик, который усиливает оптическую плотность молекул в 100 миллиардов раз. Устройство может точно определить состав и структуру отдельных молекул, содержащих менее 20 атомов. По утверждению исследователей, их изобретение в 10 раз мощнее ранее используемого оборудования.
«Наша и другие исследовательские группы в течение нескольких лет занимались проектированием одномолекульных датчиков, — сообщает Наоми Халас, директор лаборатории нанофотоники. — Устройство в состоянии идентифицировать молекулы, даже очень маленькие, без какой-либо предварительной информации об их составе и структуре».
Работа оптического датчика основана на использовании метода спектроскопии комбинационного рассеяния света, зародившегося в 30-х годах XX века и достигшего своего расцвета после появления лазеров в 60-е годы. Когда свет падает на молекулу, большинство фотонов отскакивают или проходят непосредственно через нее, но небольшая часть — менее одной триллионной, поглощается и повторно излучается на другом энергетическом уровне. Измеряя и анализируя повторно излучаемые фотоны, ученые могут расшифровать виды атомов в молекуле и их структурную организацию.
Исследователи заявили, что их открытие окажется весьма полезным для научных лабораторий, найдя широкое применение в области химического и биологического зондирования, а также исследования метаматериалов.
«Увеличение важно для измерения малых молекул, потому что чем меньше молекула, тем слабее ее оптические свойства, — сообщает Халас. — На сегодняшний день этот метод амплификации является самым мощным для получения достоверных данных».