(Phys.org) — Un trio di ricercatori nei Paesi Bassi ha costruito un "microfono" con una sola molecola in grado di rilevare spostamenti piccoli come un singolo protone. Nel loro articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , Yuxi Tian, Pedro Navarro, e Michel Orrit descrivono come hanno incorporato una singola molecola in un reticolo cristallino insieme a un meccanismo vibrante per creare un nuovo tipo di dispositivo in grado di rilevare le vibrazioni su scala nanometrica.

I ricercatori descrivono il loro dispositivo come un nanomicrofono, anche se potrebbe essere meglio abbreviato in nanofono, mentre riprende, o rileva le vibrazioni su scala nanometrica. In ogni caso, lo sforzo si è basato sul lavoro condotto recentemente da un team in Francia che ha scoperto che lo stato elettronico di una molecola designata come ospite in una matrice ospite di un altro tipo di molecola, potrebbe essere influenzato dalla matrice in modo tale da rivelare le proprietà vibrazionali della matrice, abbastanza finemente da consentirne l'uso come un tipo di microfono estremamente in miniatura.

Per costruire il loro micronanafono, i ricercatori hanno incorporato singole molecole di dibenzoterrylene (DBT) in un reticolo cristallino di antracene (con una concentrazione sufficientemente bassa da impedire alle molecole di DBT di toccarsi). Il cristallo è stato poi incollato su un po' di quarzo per fungere da diapason. Quando il quarzo è stato fatto vibrare tramite una corrente elettrica, ha causato vibrazioni nel reticolo che hanno colpito la molecola DBT. In risposta la molecola ha cambiato la quantità di fluorescenza (quando eccitata da un laser), offrendo un modo per misurare la quantità di vibrazione che si stava verificando in base al grado di fluorescenza. Il team ha scoperto che potevano concentrarsi solo su una delle molecole DBT alla volta a causa delle imperfezioni nel cristallo, il che significava che il microfono finale era in realtà solo una molecola di dimensioni.

Per testare il loro dispositivo, i ricercatori hanno stimolato il quarzo in modo tale da affinare le vibrazioni, misurare ciò che hanno osservato con una sola molecola, fotone per fotone, per un secondo intero e ha scoperto che il dispositivo era in grado di descrivere con precisione la quantità di distorsione che si verificava nel reticolo.

I ricercatori ritengono che il loro micronanofono potrebbe essere utilizzato per misurare sistemi chimici o di dimensioni nanometriche e poiché è così sensibile potrebbe anche essere utilizzato per misurare gli effetti quantistici in varie strutture come cantilever estremamente piccoli. Un limite è che il dispositivo funziona solo a temperature molto basse.

© 2014 Phys.org