اندازه‌گیری دمای مولکول با کمک طیف‌سنجی رامان

پژوهشگران دانشگاه رایس ادعا می‌کنند که روشی برای تعیین دمای یک مولکول یا الکترون‌های شارشی با استفاده از طیف‌سنجی رامان که با یک آنتن نوری ترکیب شده است، ابداع کرده‌اند. این روش دمای مولکول‌هایی که بین دو نانوسیم طلا قرار گرفته‌اند و با اعمال یک جریان الکتریکی به این سیم‌ها و یا تابش لیزری گرم می‌شوند، را اندازه‌گیری می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه رایس ادعا می‌کنند که
روشی برای تعیین دمای یک مولکول یا الکترون‌های شارشی با استفاده از طیف‌سنجی
رامان که با یک آنتن نوری ترکیب شده است، ابداع کرده‌اند. این روش دمای
مولکول‌هایی که بین دو نانوسیم طلا قرار گرفته‌اند و با اعمال یک جریان
الکتریکی به این سیم‌ها و یا تابش لیزری گرم می‌شوند، را اندازه‌گیری می‌کند.
 داگلاس ناتلسون و همکارانش فهمیده‌اند که
در حالیکه اندازه‌گیری گرما در مقیاس نانو می‌تواند بسیار پیچیده‌تر از
اندازه‌گیری دمای اجسام بزرگ باشد، ولی می‌توان این کار را با سطحی از دقت
انجام داد که برای جامعه الکترونیک مولکولی و یا هرکسی که می‌خواهد بداند
فرایند گرمایش و اتلاف در مقیاس‌های بسیار کوچک چطور انجام می‌شود، مورد
توجه قرار گیرد.
این یک شرح بسیار ساده‌ای از کار این پژوهشگران است: کسی نمی‌تواند
برافروختگی مولکول را مشاهده کند. با اینحال، پژوهشگران می‌توانند نوری را
بعنوان یک کاوشگر به مولکول ارسال کنند و نور برگشت یافته از مولکول
برافروخته را آشکارسازی نمایند. ناتلسون گفت: “در پراکندگی رامان، شما نوری
را می‌فرستید که با هدف برهم‌کنش می‌کند. هنگامی که نور برمی‌گردد یا دارای
انرژی بیشتر، یا انرژی کمتر و یا انرژی مساوی با حالت قبل می‌باشد. با
اینکار می‌توانیم به دمای موثر عاملی که نور را پراکنده می‌کند، پی ببریم.

برای انجام این کار، این پژوهشگران مولکول‌ها (در اینجا اولیگوفنیلن وینیلن
یا 1- دودکانتیول) را روی سطح یک نانوسیم طلا قرار می‌دهند و سپس سیم را
شکسته و یک شکاف نانومقیاس ایجاد می‌کنند. موقعی که این پژوهشگران به
اندازه کافی خوش شانس باشند تا بتوانند این مولکول‌هایی را در داخل این
شکاف مشاهده کنند– بقول نانتلسون، “رمز موفقیت” در این است که این سیم‌های
فلزی در نزدیکترین موقعیت باشند– آنگاه سیستم را روشن کرده و طیف‌ها را
مشاهده خواهند کرد.
این آزمایش‌ها در خلا و در دمای 80 درجه کلوین (منفی 315 درجه فارنهایت)
انجام شد. این پژوهشگران متوجه شدند که بسادگی قادر به آشکارسازی افت و
خیزهای دمایی این مولکول‌ها تا 20 درجه می‌باشند.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان “سیستم گرمایشی
الکترونیکی و نوسانی در اتصالات نانومقیاس” در مجله‌ی Nature
Nanotechnology منتشر کرده‌اند.