| Michelle Orrit | |
|---|---|
| Data nașterii | 27 februarie 1956 (66 de ani) |
| Locul nașterii | Toulouse , Franța |
| Țară | |
| Sfera științifică |
fizică chimie nanotehnologie optică spectroscopie |
| Loc de munca | Universitatea Leiden |
| Titlu academic | Profesor , Ph.D. |
| Cunoscut ca | Unul dintre pionierii spectroscopiei cu o singură moleculă |
| Premii și premii | Premiul Gay-Lussac-Humboldt [d] ( 2000 ) Premiul Spinoza ( 2017 ) |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Michel Orrit ( ing. Michel Orrit ; născut la 27 februarie 1956 , în Toulouse , Franța ) este un fizician francez care lucrează în domeniile fizicii, chimiei și nanotehnologiei. În prezent lucrează la Universitatea Leiden (Olanda). M. Orrit, împreună cu W. E. Merner , este considerat un pionier în domeniul științific al spectroscopiei moleculelor individuale.
Domeniul științific de activitate al lui M. Orrit este spectroscopia optică a materialelor moleculare (cristale organice, filme Langmuir-Blodgett, soluții de coloranți în polimeri și lichide moleculare). El a efectuat succesiv detectarea semnalelor optice slabe care decurg dintr-un număr tot mai mic de molecule. Începând cu excitonii de suprafață într-un singur strat al unui cristal molecular, el a trecut la filmele colorate Langmuir-Blodgett în timpul șederii sale post-doctorale la Göttingen (1985-1986).
În 1990, M. Orrit și J. Vernard au atins limita de detectare a unei singure molecule, realizare pe care mulți o considerau imposibilă la acea vreme. Cu un an înaintea lor, L. Cador și W. Mörner au descoperit un semnal cu o singură moleculă în spectrul de absorbție, dar raportul semnal-zgomot semnificativ mai bun al metodei de excitație prin fluorescență a permis lui Orrit și Bernard să demonstreze că semnalele lor provin de la indivizi . molecule, deschizând astfel un nou domeniu de cercetare: spectroscopia cu o singură moleculă . De atunci, fluorescența cu o singură moleculă ca tehnică a pătruns în domeniile biofizicii, chimiei fizice și științei materialelor. Formează unul dintre cei doi piloni ai revoluției științifice moderne a super-rezoluției în microscopia optică.
După descoperirea semnalelor cu o singură moleculă, grupul lui Orrit a explorat noile posibilități oferite de moleculele unice pentru a studia structura și dinamica la scară nanometrică, optica cuantică, manipularea unui singur spin și a unui singur foton, apoi a propus producția de fotoni unici la comandă. Interesele sale recente includ detectarea fototermală a absorbanților individuali ca alternativă la etichetele fluorescente, sondarea opto-mecanică a nanoparticulelor individuale de aur, sondarea transferului de sarcină în solidele organice, aspectele moleculare ale structurii și dinamicii substanțelor moi și complexe.
Realizări științifice majore
Principala realizare științifică a lui M. Orrit este prima detecție optică clară a unei singure molecule imobilizate. Acest experiment a fost realizat într-un cristal molecular la temperatură scăzută și a fost publicat în 1990 [1] . Această lucrare a provocat un val de noi lucrări în direcții diferite, mai întâi în condiții criogenice, dar după 1993 în condiții de mediu [2] . Mai jos sunt enumerate câteva dintre celelalte contribuții importante ale lui M. Orrit:
1. Înainte de experimentele cu o singură moleculă, Orrit a lucrat la interacțiunea dintre monostraturi și pelicule subțiri cu lumina. El a propus o teorie generală pentru cuantificarea reflexiei optice și transmiterii unor astfel de filme subțiri, inclusiv corecții pentru emisia spontană, care sunt foarte importante pentru ansamblurile moleculare precum agregatele J [3] .
2. O aplicație originală a moleculelor individuale, situate la granița dintre chimia fizică și optica cuantică, este utilizarea lor ca sisteme cuantice model. Grupul lui Orrit a realizat o serie de experimente fundamentale în acest domeniu, inclusiv măsurători ale efectului Ack-Stark la frecvențe optice sau eliberarea de fotoni unici la comanda unei singure molecule organice [4] . Aceste experimente au fost ulterior duplicate cu sisteme anorganice, cum ar fi puncte cuantice auto-asamblate sau centre de culoare în diamant [5] .
3. Obiectele fluorescente unice prezintă adesea o discontinuitate caracteristică (numită și intermitent on-off), chiar și în condiții stabile de excitație. Verberk și Orrit au propus un model simplu de tunelizare și captare a încărcăturii pentru a explica auto-asemănarea statistică particulară a traseelor intermitente. Descoperită pentru prima dată pe nanocristale semiconductoare, această lege intermitentă a legii puterii a fost observată mai târziu pentru molecule singulare și alți emițători fluorescenți cărora li s-ar putea aplica aceeași teorie [6] .
4. Deoarece semnalele fluorescente sunt adesea întrerupte prin clipire, este foarte atractiv să se detecteze direct absorbția optică a nanoobiectelor individuale. Grupul lui Orrit a propus prima detecție fototermală a nanoparticulelor de aur imobilizate ca alternativă la etichetele fluorescente [7]. Detectarea fototermală se bazează pe neomogenitatea termică modulată în timp în jurul unei particule absorbante și oferă un raport semnal-zgomot ridicat pentru dispersoarele neabsorbante. Succesorul lui Orrit la Bordeaux, B. Lowney, a îmbunătățit această metodă și a făcut-o mai practică. Folosind un principiu fototermic cu impulsuri laser scurte, grupul lui Orrit a studiat vibrațiile acustice ale nanoparticulelor individuale de aur (sfere, tije) și clusterelor individuale (gantere). Selectarea unei singure particule elimină eterogenitatea și oferă acces la mecanismele de amortizare a vibrațiilor [8] . În viitor, un panou larg de diagnosticare optică (spectrală, temporală, chimică, termică) va fi aplicat unei nanoparticule de aur utilizate ca sondă locală.
5. În urma difuzării rotaționale a moleculelor de colorant în formatorul de sticlă moleculară, glicerol suprarăcit, grupul lui Orrit a confirmat observațiile anterioare asupra orto-terfenilului de heterogenitate dinamică, au obținut dovezi de depășire a timpilor de schimb lungi [9] .
Acestea au fost corelate cu debutul unui comportament slab, asemănător cu durerea, deasupra temperaturii de tranziție sticloasă, care nu fusese raportată anterior. Acest rezultat ilustrează capacitatea moleculelor individuale de a detecta și studia eterogenitatea chiar și în sisteme presupus bine cunoscute. Această descoperire a fost punctul central al unui proiect de 5 ani susținut de ERC Advanced Grant Orrit's (2008). Ideea mai largă din spatele acestui proiect este de a folosi înțelegerea moleculară din fizica chimică pentru a informa ideile generale despre materia moale.
6. Linia inițială de cercetare a lui Orrit este spectroscopia la temperatură joasă și de înaltă rezoluție a cristalelor moleculare organice. El încă face cercetări în acest domeniu folosind spectroscopie de înaltă rezoluție a moleculelor absorbante unice din cristale conductoare, cum ar fi antracenul. Grupul său a descoperit oscilatoare acustice locale la frecvențe foarte joase [10], care par a fi localizate în jurul defectelor de cristal. Doar reporterii locali, cum ar fi moleculele individuale, pot identifica aceste oscilatoare de joasă frecvență, care nu au fost observate înainte. Aceste moduri pot fi asociate cu oscilatorii locali, despre care se crede că sunt responsabili pentru vârful bosonului în împrăștierea luminii din ochelari și alte materiale dezordonate.
[1.] M. Orrit și .1. Bernard, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 2716.
[2.] W.E. Moemer și M. Orrit, Science 283 (1999) 1670.
[3.] M. Orrit și colab. J. Chem. Fiz. 85 (1986) 4966.
[4.] Cap. Brunel şi colab., Phys. Rev, Lett. 83 (1999) 2722.
[5.] B. Lounis, M. Orrit, Rep. Prog. Fiz. 68 (2005) 1129
[6.] F. Cichos, C. von Borczyskowski, M. Orrit. Curr. Opinează. col. Interf Sci. 12 (2007) 272.
[7.] D. Boyer și colab., Science 297 (2002) 1160.
[8.] M.A. van Dijk, M. Lippitz, M. Orrit, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 267406
[9.] R. Zondervan et al., Proc. Natl. Acad. sci. SUA 104 (2007) 12628
[10.] M. Kol'chenko și colab., New J. Phys. 11 (2009) 023037.