人們對(duì)于在常溫常壓條件下尤其是溶液環(huán)境中俘獲或者操控微觀粒子的追求從未停止,以期不斷減少可操控的微觀粒子的尺寸,最終實(shí)現(xiàn)單分子操控的目標(biāo)。然而,分子布朗運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重抑制了分子的順利俘獲。人們僅可在特殊條件下將分子與微結(jié)構(gòu)結(jié)合以增大俘獲力,但仍難以實(shí)現(xiàn)可控的俘獲和釋放。除了分子量很大的生物大分子之外,迄今尚未能實(shí)現(xiàn)溶液中小分子的俘獲。
研究團(tuán)隊(duì)為此提出了一種新方法,即單分子等離激元光鑷技術(shù)。通過(guò)自行搭建機(jī)械可控裂結(jié)與激光聯(lián)用裝置,在室溫和溶液環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了2 nm大小的寡聚苯乙炔分子的捕獲與釋放。理論模擬證明俘獲力來(lái)源于等離激元納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的光學(xué)力,并得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證(如改變?nèi)肷浼す獾牟ㄩL(zhǎng)、偏振和光強(qiáng)等)。他們還利用光學(xué)梯度力與分子極化率之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了混合溶液中分子的選擇性捕獲。該方法使得在溶液中光學(xué)可操控物體的極限尺寸降低到單分子尺度,為物理、化學(xué)、生命科學(xué)中的分子或微粒的操控開(kāi)辟了一條新的途徑,使其不再被強(qiáng)吸附基團(tuán)、超高真空和超低溫等較苛刻的限制,也為可控的單分子過(guò)程研究以及自下而上的納米器件和分子機(jī)器的構(gòu)建提供了有效方法。
該工作由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院田中群教授、洪文晶教授以及薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院楊揚(yáng)副教授共同指導(dǎo),由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院已畢業(yè)博士生戰(zhàn)超提出思路并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、與薩本棟微米納米研究院已畢業(yè)碩士生王干共同完成主要實(shí)驗(yàn)工作,已畢業(yè)博士生易駿完成理論模擬工作。魏珺穎碩士、博士生李之豪、陳招斌高工和師佳副教授參與了部分研究和課題討論。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題的資助,以及固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520303775
聲明:化學(xué)加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認(rèn)同其觀點(diǎn)或證實(shí)其描述。若有來(lái)源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請(qǐng)作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將及時(shí)更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn