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单分子精密测量获突破
来源: 作者: 发布时间:2021-02-22

中国科学技术大学单分子科学团队发展出多种扫描探针显微成像联用技术,实现了对单分子在电、力、光等外场作用下不同内禀参量响应的精密测量,在单化学键精度上实现了单分子多重特异性的综合表征。这一研究成果于219日发表在《科学》杂志上。

  精确测定分子的化学结构、识别其化学物种一直是表面科学的核心问题。即使在单个分子层次上,分子结构、电子态及其激发态、化学键振动、反应动力学行为等多维度的内禀属性均表现出显著特异性。针对分子多维度内禀参量的精密测量是全局性和综合性理解分子特异性的基础,但始终是一个极具挑战性的前沿问题。

  在过去40多年里,扫描隧道显微术(STM)及其衍生出的多种高分辨的显微成像技术,如q-Plus原子力显微术(AFM),已经获得1埃量级的空间分辨能力。但这些显微技术缺乏化学识别能力。2013年,中科大单分子科学团队利用针尖增强拉曼成像技术(TERS),实现了亚纳米级的化学识别,并于2019年将该技术的空间分辨推进至1.5埃。

  该团队在前期工作基础上,采用融合STMAFMTERS等扫描探针技术的策略,发展了STM-AFM-TERS联用技术,突破了单一显微成像技术的探测局限。利用这一高分辨的综合表征技术,以并五苯分子及其衍生物作为模型体系,结合电、力、光等不同相互作用,实现了对电子态、化学键结构和振动态、化学反应等多维度内禀参量的精密测量。

  这一融合多维度表征技术策略有望为表面催化、表面合成和二维材料中的化学结构与物种识别以及构效关系的构建提供可行的解决方案,在表面化学、多相催化等研究领域具有重要科学价值。(转自中国化工报)


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