p Você pode tocar em uma lâmpada que esteja funcionando e saber imediatamente que está quente. Ai! Mas você não pode tocar em uma única molécula e obter o mesmo feedback. p Pesquisadores da Rice University dizem que têm a próxima melhor coisa - uma maneira de determinar a temperatura de uma molécula ou elétrons fluindo usando espectroscopia Raman combinada com uma antena óptica.

p Um novo artigo do laboratório de Douglas Natelson, um professor de física e astronomia do arroz, detalha uma técnica que mede a temperatura de moléculas definidas entre dois nanofios de ouro e aquecidas por corrente aplicada aos fios ou luz laser. O artigo foi publicado esta semana na edição online da Nature Nanotechnology .

p Natelson, O associado de pesquisa de pós-doutorado Dan Ward e seus colegas descobriram que, embora medir o calor em nanoescala possa ser muito mais complicado do que medir a temperatura de macroobjetos, isso pode ser feito com um nível de precisão que será do interesse da comunidade de eletrônica molecular ou de qualquer pessoa que queira saber como o aquecimento e a dissipação funcionam em escalas muito pequenas.

p "Quando você começa a fazer pequenos dispositivos eletrônicos ou junções minúsculas, você tem que se preocupar com a forma como a energia acaba na forma de calor, "Natelson disse." No caso de objetos macroscópicos, como o filamento de uma lâmpada, você pode conectar um termopar - um termômetro - e medi-lo. "Quando as lâmpadas esquentam, eles também brilham. "Se você olhar o espectro da luz que sai, você pode descobrir o quão quente está, " ele disse.

p Essa é uma versão simplificada demais do que Natelson e Ward estão fazendo. Não se pode ver o brilho de uma molécula. Contudo, os pesquisadores podem enviar luz como uma sonda e detectar o comprimento de onda da luz que a molécula está retornando quando aquecida. "Na dispersão de Raman, você envia luz que interage com seu alvo. Quando voltar, ele terá mais energia do que você coloca, ou o mesmo, ou menos. E podemos ver isso e descobrir a temperatura efetiva de tudo o que está espalhando a luz. "

p O novo trabalho segue um artigo publicado em setembro sobre a criação do laboratório de nanoantenas que concentram e ampliam a luz até 1, 000 vezes. Esse artigo focou na intensidade da luz do laser disparada em uma lacuna entre as pontas de dois nanofios de ouro.

p Desta vez, Natelson e Ward espalharam moléculas - oligofenileno vinileno ou 1-dodecanotiol - na superfície de um nanofio de ouro e, em seguida, quebraram o fio, deixando uma lacuna em nanoescala. Quando eles tiveram a sorte de encontrar moléculas na lacuna - "o ponto ideal" sendo onde os fios de metal estão mais próximos, Natelson disse - eles ligariam e leriam os espectros resultantes.

p Os experimentos foram realizados em vácuo com materiais resfriados a 80 kelvins (-315 graus Fahrenheit). Os pesquisadores descobriram que podiam detectar facilmente flutuações de temperatura de até 20 graus nas moléculas.

p No nível macro, Natelson disse, "Você geralmente está olhando para algo que é essencialmente frio. Você envia luz, ele despeja parte da energia na coisa para a qual você está olhando e a luz sai com menos energia do que quando você começou. Com a dispersão de Raman, você pode realmente ver modos vibracionais moleculares particulares. "

p Mas o oposto pode acontecer se os átomos já estiverem vibrando com energia armazenada. "A luz pode pegar um pouco disso e sair com mais energia do que quando começou, " ele explicou.

p O efeito é mais dramático quando a corrente é fornecida através dos nanofios. "À medida que aumentamos a corrente através desta junção, podemos observar essas diferentes vibrações tremendo cada vez mais. Podemos ver essa coisa esquentar. "

p Natelson, nomeado pela revista Discover em 2008 como um dos 20 melhores cientistas do país com menos de 40 anos, disse que os experimentos mostram não apenas como as moléculas encaixadas no nanogap aquecem, mas também sua interação com os fios de metal. "As vibrações aparecem como picos agudos no espectro, "disse ele." Eles têm energias muito definidas. Por baixo de tudo isso, há esse tipo de mancha difusa onde a luz, em vez disso, está interagindo com os elétrons do metal, os fios de metal reais. "

p Natelson disse que é extremamente difícil obter informações diretas sobre como o aquecimento e a dissipação funcionam em nanoescalas. "Em geral, você não pode fazer isso. Tem muita modelagem, mas em termos de coisas experimentais, você pode realmente medir o que está acontecendo, tudo é muito indireto. Esta é uma exceção. Isso é especial. Você pode ver o que está acontecendo.

p "Em nosso experimento de fantasia, diríamos, 'Garoto, Eu gostaria de poder entrar com um termômetro, ' ou, 'Eu gostaria de poder ver cada molécula e ver o quanto ela está tremendo.' E esta é efetivamente uma maneira de fazer isso. Podemos realmente ver essas coisas esquentando. "