Credito:Università di Leiden
Cosa fanno le navi, pipistrelli e siluri hanno in comune? Navigano emettendo onde sonore e ascoltando dove queste vengono assorbite o riflesse. Gli umani fanno lo stesso con le onde luminose, tranne che si basano su fonti esterne come il sole per l'emissione originale. Tuttavia, quando si osserva qualcosa di così piccolo come una singola molecola, questo diventa problematico, come onde luminose, per non parlare delle onde sonore, sono più grandi dell'oggetto stesso.
Due fasci di luce
Nel 2010, Il fisico di Leiden Michel Orrit è stato il primo a visualizzare otticamente singole molecole organiche a temperatura ambiente senza utilizzare la fluorescenza. Ora, lui e il suo gruppo hanno reso la loro tecnica molto più sensibile, consentendo loro di visualizzare i loro oggetti di interesse, molecole polimeriche conduttrici sensibili alla luce, di tutte le dimensioni. Proprio come i pipistrelli, controllano la propria sorgente di onde e utilizzano frequenze variabili. Il loro primo raggio di luce ha un colore specifico che solo le molecole mirate possono assorbire. Questo fa sì che si scaldino un po'. E a causa dell'espansione termica questo cambia l'indice di rifrazione del liquido circostante, in modo che un secondo raggio venga disperso in modo diverso nei punti esatti in cui si nascondono le molecole di interesse.
Fluido critico
Ancora, questo è più facile a dirsi che a farsi. I polimeri conduttori vengono rapidamente danneggiati dalla luce, quindi gli scienziati devono essere estremamente attenti a utilizzare solo intensità molto basse. Ma quelli non sono abbastanza forti per la tecnica di assorbimento e calore nei liquidi normali. Fortunatamente, i cosiddetti fluidi critici sono estremamente sensibili alle variazioni di temperatura all'interno di un piccolo intervallo di temperatura. In quel regime, anche il minimo potere calorifico altera notevolmente l'indice di rifrazione del liquido. Quindi Orrit ha usato fluidi critici e si è assicurato che la temperatura e la pressione fossero impostate con precisione durante il loro esperimento.
Mentre sono eccitati da un primo raggio di luce, le singole molecole polimeriche conduttrici riscaldano l'ambiente circostante, portando a una dispersione alterata di un secondo raggio di luce nella loro posizione (punti rossi). L'intensità del segnale scala con l'assorbimento, e quindi la dimensione di ogni singola molecola. Credito:Università di Leiden
Trovali tutti
"Finora potevamo solo immaginare le più grandi molecole polimeriche attraverso l'assorbimento, " dice Orrit. "Ma a causa del nostro miglioramento della sensibilità, possiamo individuarli tutti. E questo ci dà anche informazioni sulla luminosità di ogni molecola. Questo è molto importante se vuoi ottimizzare le loro applicazioni optoelettroniche."
