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人們對(duì)于在常溫常壓條件下尤其是溶液環(huán)境中俘獲或者操控微觀粒子的追求從未停止，以期不斷減少可操控的微觀粒子的尺寸，最終實(shí)現(xiàn)單分子操控的目標(biāo)。然而，分子布朗運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重抑制了分子的順利俘獲。人們僅可在特殊條件下將分子與微結(jié)構(gòu)結(jié)合以增大俘獲力，但仍難以實(shí)現(xiàn)可控的俘獲和釋放。除了分子量很大的生物大分子之外，迄今尚未能實(shí)現(xiàn)溶液中小分子的俘獲。

研究團(tuán)隊(duì)為此提出了一種新方法，即單分子等離激元光鑷技術(shù)。通過自行搭建機(jī)械可控裂結(jié)與激光聯(lián)用裝置，在室溫和溶液環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了2 nm大小的寡聚苯乙炔分子的捕獲與釋放。理論模擬證明俘獲力來源于等離激元納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的光學(xué)力，并得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證（如改變?nèi)肷浼す獾牟ㄩL(zhǎng)、偏振和光強(qiáng)等）。他們還利用光學(xué)梯度力與分子極化率之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了混合溶液中分子的選擇性捕獲。該方法使得在溶液中光學(xué)可操控物體的極限尺寸降低到單分子尺度，為物理、化學(xué)、生命科學(xué)中的分子或微粒的操控開辟了一條新的途徑，使其不再被強(qiáng)吸附基團(tuán)、超高真空和超低溫等較苛刻的限制，也為可控的單分子過程研究以及自下而上的納米器件和分子機(jī)器的構(gòu)建提供了有效方法。

該工作由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院田中群教授、洪文晶教授以及薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院楊揚(yáng)副教授共同指導(dǎo)，由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院已畢業(yè)博士生戰(zhàn)超提出思路并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、與薩本棟微米納米研究院已畢業(yè)碩士生王干共同完成主要實(shí)驗(yàn)工作，已畢業(yè)博士生易駿完成理論模擬工作。魏珺穎碩士、博士生李之豪、陳招斌高工和師佳副教授參與了部分研究和課題討論。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題的資助，以及固體表面物理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520303775