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长波太赫兹光谱仪现在可以检测单个分子的运动

由于太长的波长,太赫兹(THz)区域中的辐射是一种较少使用的光。专家曾经认为太赫兹太长,无法准确地专注于单个分子。东京大学工业科学研究所(IIS)的一项突破消除了这一想法,创造了一种使用太赫兹辐射的方法,该方法非常灵敏,可以检测单个电子的隧穿。

革命性的方法使用单分子晶体管。在与其相邻的每一侧上有两个金属电极,其中一个充当源极,另一个充当漏极。这些都放置在薄金属晶片上,形成领结的形状。

C60或富勒烯的单分子沉积在位于源电极和漏电极之间的非常微小的气体中,它们也用作富勒烯分子的天线。

该研究的第一作者杜少清解释说:“富勒烯吸收聚焦的太赫兹辐射,使其在质心附近振荡。”“超快的分子振荡会在其固有的导电性之上提高晶体管中的电流。”

该方法是如此灵敏,以至于它成功地检测出吸收峰中的断裂时刻。它与辐射的相互作用导致富勒烯分子在金属电极的表面上振荡。电极中的电子吸收分子的振动并受到刺激。这刺激了电子钻入C60分子,使其带负电荷。带负电荷的C60分子吸收不同频率的THz辐射,该方法能够检测到这一点。

该新方法因提供了对隧道过程的深入了解而广受赞誉。人们相信它有可能打开太赫兹光谱以进一步使用和研究。(相关:乘飞机的全身扫描仪可能会破坏人体DNA。)

什么是光谱学?

光谱学是对物质与不同类型的电磁辐射(例如光)之间相互作用的研究。它具有许多应用,其中包括精确识别原子的独特结构。例如,它可用于检测任何物质中微量元素的存在和身份,甚至是化学成分未知的那些。

天文学利用了这种特殊的应用,在该领域中,研究对象(例如,恒星和行星)的距离妨碍了实际的物理研究。对遥远星系光谱发射的分析为不断扩展的宇宙理论提供了支持。

使用太赫兹辐射的光谱学领域正在针对其不同的实际应用进行研究。一些研究正在讨论其在生物医学研究中的价值,以及其安全性和对人体健康的潜在影响。

太赫兹辐射的灵敏度也被认为是用于建筑的先进成像和传感系统的关键。在这项研究中,研究人员得出的结论是,太赫兹有很大的潜力可用于构建有用的先进施工工具和设备。

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