Aktuální číslo:

2019/6

Téma měsíce:

Výboj

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

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Petr Brož  |  14. 6. 2019
Když jednoho listopadového rána 1963 spatřila posádka rybářské lodě nedaleko Islandu stoupat nad horizontem černý kouř, domnívala se, že má co...
Jak vosy dobývají svět

Jak vosy dobývají svět uzamčeno

Pavel Pipek  |  3. 6. 2019
Vosy jsou pro lidi jedním z nejnenáviděnějších organismů. Zatímco v původním areálu výskytu je jejich špatná pověst nezasloužená, protože v něm...
Hledá se blesk

Hledá se blesk uzamčeno

V chápání elektrických jevů jsme za uplynulých 250 let udělali obrovský pokrok. Úplnému porozumění ale stále vzdoruje záhadné chování obyčejných...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné