Aktuální číslo:

2020/7

Téma měsíce:

Klimatické změny

Spektroskopie jednotlivých molekul v blízkém optickém poli

 |  5. 4. 1995
 |  Vesmír 74, 236, 1995/4

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 (STM; za něj získali Binning a Rohler Nobelovu cenu v roce 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, popřípadě 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 mikrometru). 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 v sobě velké množství dalších informací, např. o energetické struktuře a vzájemném ovlivňování přítomných molekul.

V průběhu roku 1994 se objevily zprávy o zobrazení jednotlivých molekul mikroskopem SNOM a později měření fluorescenčních excitačních spekter molekul pentacenu v krystalu p-terpenylu (Physical Review B 73, 2764, 1994). Jde o první kombinaci dvou metod: spektroskopie jednotlivých molekul (single molecule spectroscopy) 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
RUBRIKA: Aktuality

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

O mariánském sloupu, který se nevrátil na Staroměstské náměstí

O mariánském sloupu, který se nevrátil na Staroměstské náměstí

Eliška Fulínová  |  18. 7. 2020
Instalace neúplné kopie mariánského sloupu na pražské Staroměstské náměstí přišla ironií osudu ve zjitřené době, kdy se na různých místech po...
Na staré zkušenosti nezapomínejme

Na staré zkušenosti nezapomínejme

Eva Bobůrková  |  13. 7. 2020
Vladimír Vonka je uznávaný virolog v Česku i ve světě. Ač brzy oslaví devadesáté narozeniny, stále se věnuje vědě, konkrétně vývoji...
Komu se nelení…

Komu se nelení…

Petr Pokorný  |  13. 7. 2020
Jsou-li nějaké změny příliš pomalé, lidé je v subjektivním čase svých životů skoro nevnímají. Stačí se ale podívat na staré krajinomalby či...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné