显微镜下的分子能量转移

能量传递在我们的世界中扮演着核心角色，现在日本的科学家实际上已经捕捉到了一个这个过程发生在两个分子之间的图像．

自然界中最引人注目的能量转换例子之一是光合作用——许多科学家试图模仿这一过程来分解水并制造太阳能燃料。但据他说，掌握分子能量动力学来改进这些技术是很困难的Yousoo金来自日本。“到目前为止，激发动力学主要是通过光谱学来研究的，”他解释说。“然而，传统光谱学的空间分辨率被限制在几百纳米，在纳米尺度上的这种过程的很大一部分仍然是未知的。”

为了解决这个问题，研究小组将注意力集中在一种不同形式的显微镜上——他们使用了扫描隧道显微镜(STM)。STM可以通过探测在探针尖端和表面之间流动的电流来精确定位原子在表面上的确切位置。自Don Eigler和Erhard Schweizer首先使用STM用氙原子拼出IBM的标志在美国，研究人员一直在寻找利用这些电流的新方法。

Kim和他的同事们现在已经用它来诱导两个分子之间的能量转移。研究小组首先将酞菁镁和游离基酞菁的单个分子沉积在氯化钠层状的银表面上。

使用Eigler和Schweizer的方法，酞菁分子可以相互移动。一旦就位，研究小组施加电压并使用电流来激发酞菁镁分子。这个“供体”分子发出荧光，一些能量被邻近的受体分子吸收，后者反过来发射光子。

被称为扫描隧道发光，研究小组可以从光学角度观察能量转移。Kim的小组还发现，这种能量转移取决于分子之间的距离，在某些情况下，也可以是双向的。

根据Kim的说法，将这些变化放在显微镜下可能会让研究人员获得对能量的前所未有的控制。他说:“基于纳米实验对能量转移的深刻见解不仅加深了我们对能量在纳米水平上如何转换的理解，而且为在分子水平上控制激发能量的运动铺平了道路。”

“我认为STM与光致发光检测的应用为能量转移领域的革命提供了机会，”他说格雷戈里·斯科尔斯他是美国普林斯顿大学的能量转移机制专家，曾获英国皇家化学学会诺贝尔化学奖万博代理2012年Bourke奖．“下一个研究方向将是弄清楚金属衬底层或金色STM尖端产生的场是否在增加或调整能量转移率方面发挥作用。”