奈米流體秘密 類石墨烯材料揭開光材料的世界

編譯/高晟鈞

奈米流體學是對限制在超小空間內的流體的研究,提供了奈米尺度液體行為的見解。然而,由於傳統顯微鏡技術的限制,在如此有限的環境中探索單一分子的運動一直具有挑戰性。這一障礙阻礙了即時感測和成像,使我們對限制分子特性的了解留下了巨大的空白。

類石墨烯材料揭開光材料的世界(圖片翻攝自 scitechdaily)

近日,來自洛桑聯邦理工學院和曼徹斯特大學的研究團隊,結合了二維材料與光子學,在奈米流體學領域取得巨大突破。

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克服顯微鏡的侷限性

由於傳統顯微鏡無法穿透衍射極限以下的結構,追蹤和直接觀察奈米流體結構內單一分子的路徑一直被認為是一項不可能的任務。

氮化硼是一種類似石墨烯的二維材料,在與液體接觸時具有卓越的發光能力。利用這一特性,研究團隊成功地突破了這項障礙,打開了名為奈米流體未知領域的大門。

背後原理的可能性

這項研究的突破最直接地體現在對新興奈米流體系統進行成像的潛力,包括液體在壓力或電壓刺激下所表現的非常規特性。

研究的核心在於六方氮化硼表面的單光子發射器所發出的螢光。「這種螢光活化是出乎意料的,因為六方氮化硼和液體本身都不表現出這種特性。我們推測,這可能是由分子與晶體表面缺陷相互作用引起的,但我們仍然不確定確切的機制,」作者之一的Nathan Ronceray解釋道。

表面缺陷可能是晶體結構中缺少的原子,其特性與原始材料不同,使它們在與某些分子相互作用時能夠發光。研究人員進一步觀察到,當一個缺陷關閉時,它的一個鄰居會亮起,因為與第一個位點結合的分子會跳到第二個位點。一步一步地,這使得整個分子軌跡的重建成為可能。

這項研究的潛力是巨大的。除了具有將因為壓力與電壓變化的奈米流體可視化的潛力外,這對未來更多的光學成像與感測應用都有著積極的影響。

資料來源:scitechdaily

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