不論是在生物體系,還是在人造系統中,許多重要的能量傳遞和光學過程都和激子偶聯重要相關。
從原理上來說,這種偶聯可以被直接描述為分子間連貫的偶極-偶極相互作用。然而,由于常規光學中的衍射限制,在真實空間直接觀察到原子層次的偶極偶聯和激子離域是一個重大的挑戰!
圖1. 單分子水平的偶極偶聯的真實可視化
有鑒于此,中國科學技術大學侯建國院士和董振超教授團隊基于納米空腔等離激元增強電致發光技術,實現了分子偶聯的真實發光圖片,從真實空間展示了分子間的能量轉移。
研究人員利用掃描隧道顯微鏡的針尖產生電子隧道,電子隧道產生高度局域化的激子。而且,得到了所產生的發光的真實圖片。該研究可用于對精確排列的酞菁鋅分子的激子偶聯空間分布進行成像!
掃描隧道顯微鏡可以將電子限制在原子尺度的路徑上,所以,研究人員利用電子來激發生色團,而不是用光子。
這項研究成果是國際上首次在單分子水平對分子間偶極耦合的真實成像,為深入理解分子間相干偶極耦合提供了重要的信息。
圖2. 通過電學解耦和納米空腔-等離子增強得到的單分子電發光
圖3. ZnPc二聚體分子間偶極偶聯的真實空間可視化
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