久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

納米流體技術(shù)領(lǐng)域的一項新發(fā)現(xiàn)使研究人員能夠利用氮化硼的熒光特性追蹤密閉空間中的單個分子，從而揭示分子行為的新見解，并為光學(xué)成像和傳感技術(shù)的進(jìn)步鋪平道路。上圖是新研究如何揭開納米封閉空間中分子運動之謎的效果圖。圖片來源：Titouan Veuillet / EPFL

這種創(chuàng)新方法使科學(xué)家們能夠追蹤納米流體結(jié)構(gòu)中的單個分子，以前所未有的方式揭示它們的行為。研究結(jié)果最近發(fā)表在《自然-材料》雜志上。

納米流體學(xué)是對封閉在超小空間內(nèi)的流體的研究，它提供了對納米尺度液體行為的洞察力。然而，由于傳統(tǒng)顯微鏡技術(shù)的限制，探索單個分子在這種封閉環(huán)境中的運動一直是一項挑戰(zhàn)。這一障礙阻礙了實時傳感和成像，使我們對封閉環(huán)境中分子特性的了解存在巨大差距。

克服顯微鏡限制

得益于氮化硼意想不到的特性，EPFL 的研究人員實現(xiàn)了曾經(jīng)被認(rèn)為不可能實現(xiàn)的目標(biāo)。這種二維材料在與液體接觸時具有非凡的發(fā)光能力。利用這一特性，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院納米生物實驗室的科學(xué)家們成功地直接觀察和追蹤了納米流體結(jié)構(gòu)中單個分子的運動軌跡。這一發(fā)現(xiàn)為深入了解離子和分子在模擬生物系統(tǒng)條件下的行為打開了大門。

hBN 晶體在 3.5 kW/cm2 561 nm 激光照射下的寬場熒光圖像，曝光時間為 1 秒。資料來源：EPFL

LBEN 主管 Aleksandra Radenovic 教授解釋說："制造和材料科學(xué)的進(jìn)步使我們有能力在納米尺度上控制流體和離子傳輸。然而，我們對納米流體系統(tǒng)的了解仍然有限，因為傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡無法穿透衍射極限以下的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，我們的研究為納米流體技術(shù)點亮了一盞明燈，讓我們深入了解了這一迄今為止基本上未知的領(lǐng)域"。

應(yīng)用與未來潛力

對分子特性的這一新發(fā)現(xiàn)具有令人興奮的應(yīng)用前景，包括直接成像新興納米流體系統(tǒng)的潛力，在納米流體系統(tǒng)中，液體在壓力或電壓刺激下表現(xiàn)出非常規(guī)行為。研究的核心在于六方氮化硼表面單光子發(fā)射器產(chǎn)生的熒光。"這種熒光激活出乎意料，因為六方氮化硼和液體本身都不顯示可見范圍的熒光。它很可能是由分子與晶體表面缺陷相互作用產(chǎn)生的，但我們?nèi)圆荒艽_定其確切機制，"來自 LBEN 的博士生 Nathan Ronceray 說。

表面缺陷可能是晶體結(jié)構(gòu)中缺失的原子，其性質(zhì)與原始材料不同，當(dāng)它們與某些分子相互作用時就會發(fā)光。研究人員進(jìn)一步觀察到，當(dāng)一個缺陷熄滅時，它的一個鄰居會亮起來，因為與第一個位點結(jié)合的分子跳到了第二個位點。這樣就能一步一步地重建整個分子軌跡。

研究小組結(jié)合使用顯微鏡技術(shù)，對顏色變化進(jìn)行了監(jiān)測，并證明這些發(fā)光體每次釋放一個光子，可提供有關(guān)其周圍約一納米范圍內(nèi)的精確信息。這一突破使這些發(fā)光體可以用作納米級探針，從而揭示納米級密閉空間內(nèi)的分子排列情況。

合作與可視化技術(shù)

曼徹斯特物理系 Radha Boya 教授的研究小組用二維材料制作了納米通道，將液體限制在距氫化硼表面僅一納米的范圍內(nèi)。這種合作關(guān)系使得對這些系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)探測成為可能，從而發(fā)現(xiàn)了禁錮誘導(dǎo)液體有序化的蛛絲馬跡。"眼見為實，但要看到這種尺度的約束效應(yīng)并不容易。"Radha Boya 說："我們制作了這些極薄的狹縫狀通道，目前的研究展示了一種通過超分辨率顯微鏡觀察它們的優(yōu)雅方法。"

這一發(fā)現(xiàn)的潛力是深遠(yuǎn)的。內(nèi)森-朗塞雷設(shè)想了被動傳感以外的應(yīng)用："我們主要是用氫化硼觀察分子的行為，而沒有主動與之相互作用，但我們認(rèn)為它可以用來觀察壓力或電場引起的納米級流動"。這可能會在未來為光學(xué)成像和傳感帶來更多動態(tài)應(yīng)用，為了解分子在這些密閉空間內(nèi)的復(fù)雜行為提供前所未有的洞察力。