http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-06-06
中科大实现世界最高分辨率的单分子拉曼成像
本报合肥6月6日凌晨电 (蒋家平、赵永新)《自然》杂志于6月6日在线发表了中国科学技术大学科学家的一项最新成果——在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。
这项成果由中科大微尺度物质科学国家实验室侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组完成，博士生张瑞、张尧为论文共同第一作者。
物质世界里的分子非常小，一般在1个纳米左右，相当于人的头发丝直径的1/60000。如此小的尺度，连光学显微镜都无能为力。如何在纳米甚至亚纳米尺度上实现分子成像并能识别分子的化学信息，从而帮助人类认识分子结构，更进一步了解微观世界，是国际科学界持续关注的热点。
董振超介绍，光的频率在散射后会发生变化，而频率的变化情况取决于散射物质的特性，这就是获得诺贝尔奖的“拉曼散射”。“正如通过人的指纹可以识别人的身份一样，拉曼光谱的谱形也成为科技工作者识别不同分子的‘指纹’光谱，是物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。”
微尺度实验室单分子科学团队发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统，使化学识别的分辨率达到前所未有的0.5纳米，可识别分子内部的结构和分子在表面上的吸附构型。董振超说，这项研究对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。
[人民网-人民日报]
科学家在固体物质内部制造出磁单极子
据美国每日科学网站近日报道，德国科学家通过将细小的磁旋(磁铁表面细小的磁尖)混合在一起，在混合点上制造出了一个人造磁单极子，其属性与假设中的磁单极子一模一样。科学家们表示，磁单极子除了用于基础研究之外，或许也可以用于制造计算机零件。研究发表在《科学》杂志上。
磁单极子指一些仅带有南极或北极单一磁极的磁性物质，早在1931年，英国物理学家保罗·狄拉克就利用数学公式预言了磁单极子的存在。当时他认为，既然带有基本电荷的电子在宇宙中存在，那么理应带有基本“磁荷”的粒子存在。从此，科学家们开始了他们搜寻磁单极子的工作，但迄今尚未发现其踪迹。
现在，来自德国科隆大学、慕尼黑大学和德雷斯顿大学的科学家们通过实验，在一个固体物质内部形成了一种人造磁单极子，其同磁单极子的属性一样。
过去几年内，该研究团队对那些内部形成磁旋的物质进行了详细的检查。这些磁旋对电子运动的影响同磁场一模一样。因此，他们用人造磁场来描述这些磁旋以及它们对电子的影响，并使用测量普通磁场那样的方式来测量它们。
研究人员希望知道破坏这种磁旋会产生什么后果，为此，他们使用磁力显微镜观察了磁旋并测量了造成磁旋的磁化方向。结果发现，当遭到破坏时，磁旋显然会合并在一起。
那么，该物质内部发生了什么？使用中子散射器进行的测量结果表明，此处出现了同样的过程，但并没有观察到单个的磁旋，随后进行的计算机模拟结果表明，在表面观察到的混合过程附近的旋转也出现在这一物质内。
由于每个磁旋携带有一个人造磁场，因此，它们的制造或者破坏会出现在混合点上。科隆大学的罗施教授表示：“这意味着必须有一个人造磁单极子位于该点上。当两个磁旋混合时，一个人造磁单极子会流过其表面，而且，其属性与假设中的磁单极子一模一样，这真令人吃惊。”
除了可以应用于基础研究外，人造磁单极子也有其他应用潜能。很多研究团队目前正试图厘清一个问题：磁旋能否用于制造计算机零件，如果可以，我们必须制造和破坏磁旋，那么，磁单极子也会在这一领域起重要作用。
(来源：科技日报 刘霞)
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