Физики изобрели спектрометр для одной молекулы

В Университете Иллинойса изобрели новый метод исследования вещества, сообщает EurekAlert. Он отличается от прежних тем, что с его помощью можно увидеть спектр отдельной молекулы, в частности - сложных биологических соединений, где получить разумные количества "совершенно одинаковых" фрагментов вещества не представляется возможным.

Новая методика, по словам ученых, относится к так называемой "абсорбционной спектроскопии". Все подобные методы основаны на поглощении веществом света. Отдельным длинам волн света сопоставляют переходы между уровнями энергии, по которым можно восстановить геометрическую и электронную структуру вещества.

Одна молекула может поглотить всего несколько фотонов, поэтому обычные спектрометры для изучения таких объектов не подходят. Ученым пришлось соединить лазерный спектрометр с электронным туннельным микроскопом, посредством которого рассматривают нанообъекты.

Главные трудности связаны с тем, что удерживающая образец поверхность сама способна вносить искажения в сигнал. Чтобы этого избежать, молекулу поместили на относительно прозрачную для лазера кремниевую "подкладку", которая, однако, разогревается при прохождении сквозь нее лазерного луча. Тем не менее, создаваемый тепловыми колебаниями кремния "шум" удалось отделить от основного сигнала математическими средствами.

До сих пор были известны флуоресцентные "спектры одной молекулы" - в этом случае возбужденная молекула излучает сама. Специалисты-биохимики утверждают, что подобными способами удобнее всего наблюдать за медленными химическими реакциями. Дело в том, что различные молекулы претерпевают превращение не одновременно, и, например, спектр раствора не дает представления о том, что происходит со структурой вещества на каждой стадии.