Aktuální číslo:

2018/2

Téma měsíce:

Bionika

Spektroskopie jednotlivých molekul v blízkém optickém poli

 |  5. 3. 1995
 |  Vesmír 74, 126, 1995/3

Je obecně známo, že optický mikroskop má jednoznačně určenu hranici nejmenších pozorovatelných detailů jako polovinu vlnové délky záření použitého k zobrazení. Mluvíme o rozptylovém omezení. Jeho hodnota činí 0,2 až 0,4 mikrometru pro viditelné světlo. V nedávné době se však podařilo rozptylový limit obejít neobyčejně důmyslným zařízením, tzv. rastrovacím optickým mikroskopem blízkého pole (scanning near-field optical microscope - SNOM). Tento mikroskop patří do rodiny moderních rastrovacích mikroskopů jako jsou rastrovací tunelovací mikroskop (Binning a Rohler za něj získali Nobelovu cenu r. 1982) nebo mikroskop atomárních sil (AFM), které jsou všechny založeny na pohybu velmi jemné sondy v těsné blízkosti povrchu vzorku (pomocí piezoelektrických posuvů). Sonda zde vlastně svým pohybem obkresluje povrch vzorku, pro kontrolu její vzdálenosti od povrchu využívají jednotlivé typy mikroskopů různé druhy interakce sonda-vzorek. Tyto mikroskopy dnes umožňují pozorovat jednotlivé atomy, popř. s nimi i manipulovat.

SNOM musí osvětlovat vzorek ze vzdálenosti menší než je vlnová délka použitého světla, a to optickým vláknem zakončeným otvorem opět menším než vlnová délka (velikost otvoru určuje maximální možné rozlišení, obvykle má průměr 0,05-0,15 mm). Detegovat pak můžeme světlo prošlé vzorkem, rozptýlené či sledovat fluorescenci vyvolanou osvětlením v blízkém poli (pojem blízké pole označuje elektromagnetické pole - zde světlo - ve vzdálenosti od zdroje a v šířce menší, než je vlnová délka vlnění, kde se ještě neuplatní rozptyl). A toto je právě největší výhoda mikroskopu SNOM. Dává nejenom obraz vzorku, ale v každém bodě zároveň umožňuje měřit různá optická spektra nesoucí mnoho dalších informací, např. o energetické struktuře a vzájemném ovlivňování přítomných molekul.

V průběhu r. 1994 se objevily zprávy o zobrazení jednotlivých molekul mikroskopem SNOM a později měření fluorescenčních excitačních spekter molekul pentacenu v krystalu p-terpenylu (Phys. Rev. B 73, 1994, 2764). Jde o první kombinaci dvou metod: spektroskopie jednotlivých molekul a mikroskopie SNOM.

Doposud, již několik let, se prováděla spektroskopie jednotlivých molekul na několika málo dobře definovaných materiálech - organických molekulách umístěných velmi řídce v krystalické matrici - tak, že se molekuly budily v malém objemu a na takové frekvenci, aby budící záření absorbovala vždy nejvýše jedna molekula vzorku.

Nyní tedy existuje fantastická možnost "posvítit si" na jednu molekulu a sledovat její individuální chování a interakce s okolím bez rušivého středování vyplývajícího v klasické spektroskopii z účasti velkého počtu molekul různě se projevujících na ději. Pro optickou spektroskopii konce 20. století se tak otvírají netušené možnosti.

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Mikroskopie

O autorovi

Jan Valenta

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlastnostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovodičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Doporučujeme

Návrat Široka

Návrat Široka

Pavel Pipek  |  9. 2. 2018
Zpráva, která na mě právě vyskočila na Twitteru, by asi většinu Evropanů nechala chladnou, ale mé srdce buší tak, že mám chuť okamžitě vyskočit z...
Rytíř našich vod

Rytíř našich vod

Marek Janáč  |  5. 2. 2018
Na stěně ve své kanceláři má vystavené krunýře velkých raků. Za jeho pracovní židlí v akváriu rak. V knihovně knihy o racích a v laboratoři ve...
O kvantových počítačích a šifře RSA

O kvantových počítačích a šifře RSA uzamčeno

Jiří Poš  |  5. 2. 2018
značným příslibem pro výpočetní systémy budoucnosti je rozvíjející se obor kvantových počítačů. Představují naději, že eliminují některá vážná...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné