《自然》雜志于6月6日在線發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科學(xué)家的一項最新成果——在國際上首次實現(xiàn)亞納米分辨的單分子光學(xué)拉曼成像，將具有化學(xué)識別能力的空間成像分辨率提高到前所未有的0.5納米。
這項成果由中科大微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室侯建國院士領(lǐng)銜的單分子科學(xué)團(tuán)隊董振超研究小組完成，博士生張瑞、張堯為論文共同第一作者。
物質(zhì)世界里的分子非常小，一般在1個納米左右，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的1/60000。如此小的尺度，連光學(xué)顯微鏡都無能為力。如何在納米甚至亞納米尺度上實現(xiàn)分子成像并能識別分子的化學(xué)信息，從而幫助人類認(rèn)識分子結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步了解微觀世界，是國際科學(xué)界持續(xù)關(guān)注的熱點。
董振超介紹，光的頻率在散射后會發(fā)生變化，而頻率的變化情況取決于散射物質(zhì)的特性，這就是獲得諾貝爾獎的“拉曼散射”。“正如通過人的指紋可以識別人的身份一樣，拉曼光譜的譜形也成為科技工作者識別不同分子的‘指紋’光譜，是物理、化學(xué)、材料、生物等領(lǐng)域研究分子結(jié)構(gòu)的重要手段。”
微尺度實驗室單分子科學(xué)團(tuán)隊發(fā)展了將高分辨掃描隧道顯微技術(shù)與高靈敏光學(xué)檢測技術(shù)融為一體的聯(lián)用系統(tǒng)，使化學(xué)識別的分辨率達(dá)到前所未有的0.5納米，可識別分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和分子在表面上的吸附構(gòu)型。董振超說，這項研究對了解微觀世界，特別是微觀催化反應(yīng)機(jī)制、分子納米器件的微觀構(gòu)造和包括DNA測序在內(nèi)的高分辨生物分子成像，具有極其重要的科學(xué)意義和實用價值，也為研究單分子非線性光學(xué)和光化學(xué)過程開辟了新的途徑。