(Phys.org) - Un trio de chercheurs aux Pays-Bas a construit un "microphone" à partir d'une seule molécule capable de détecter des déplacements aussi petits qu'un seul proton. Dans leur article publié en Lettres d'examen physique , Yuxi Tian, Pedro Navarro, et Michel Orrit décrivent comment ils ont intégré une seule molécule dans un réseau cristallin avec un mécanisme de vibration pour créer un nouveau type de dispositif capable de détecter les vibrations à l'échelle nanométrique.

Les chercheurs décrivent leur appareil comme un nanomicrophone, bien qu'il soit préférable de le raccourcir en nanophone, au fur et à mesure qu'il reprend, ou détecte les vibrations à l'échelle nanométrique. Dans tous les cas, l'effort s'est basé sur des travaux menés récemment par une équipe en France qui a découvert que l'état électronique d'une molécule désignée comme hôte dans une matrice hôte d'un autre type de molécule, pourrait être influencé par la matrice de manière à révéler les propriétés vibratoires de la matrice - assez finement pour permettre son utilisation comme un type de microphone extrêmement miniature.

Pour construire leur micronanaphone, les chercheurs ont intégré des molécules individuelles de dibenzoterrylène (DBT) dans un réseau cristallin d'anthracène (avec une concentration suffisamment faible pour empêcher les molécules de DBT de se toucher). Le cristal a ensuite été collé à un morceau de quartz pour faire office de diapason. Lorsque le quartz a été amené à vibrer via un courant électrique, il a provoqué des vibrations dans le réseau qui ont eu un impact sur la molécule de DBT. En réponse, la molécule a changé sa fluorescence (quand elle est excitée par un laser), offrant un moyen de mesurer la quantité de vibration qui se produisait par degré de fluorescence. L'équipe a découvert qu'elle pouvait se concentrer sur une seule des molécules DBT à la fois en raison des imperfections du cristal, ce qui signifiait que le microphone final n'avait en fait qu'une taille de molécule.

Pour tester leur appareil, les chercheurs ont stimulé le quartz de manière à affiner les vibrations, mesurer ce qu'ils ont observé avec une seule molécule, photon par photon, sur une seconde complète et a constaté que l'appareil était capable de décrire avec précision la quantité de distorsion se produisant dans le réseau.

Les chercheurs pensent que leur micronanophone pourrait être utilisé pour mesurer des systèmes chimiques ou nanométriques et parce qu'il est si sensible qu'il pourrait même être utilisé pour mesurer les effets quantiques dans diverses structures telles que des porte-à-faux extrêmement petits. Une limitation est que l'appareil ne fonctionne qu'à très basse température.

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