| Michelle Orritová | |
|---|---|
| Datum narození | 27. února 1956 (ve věku 66 let) |
| Místo narození | Toulouse , Francie |
| Země | |
| Vědecká sféra |
fyzika chemie nanotechnologie optika spektroskopie |
| Místo výkonu práce | Leidenská univerzita |
| Akademický titul | Profesor , Ph.D. |
| Známý jako | Jeden z průkopníků jednomolekulární spektroskopie |
| Ocenění a ceny | Gay-Lussac-Humboldt Prize [d] ( 2000 ) Cena Spinoza ( 2017 ) |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
Michel Orrit ( angl. Michel Orrit ; narozen 27. února 1956 v Toulouse , Francie ) je francouzský fyzik působící v oblasti fyziky, chemie a nanotechnologie. V současné době působí na Leiden University (Nizozemsko). M. Orrit je spolu s W. E. Mernerem považován za průkopníka ve vědecké oblasti spektroskopie jednotlivých molekul.
Vědeckým oborem M. Orrita je optická spektroskopie molekulárních materiálů (organické krystaly, Langmuir-Blodgett filmy, roztoky barviv v polymerech a molekulárních kapalinách). Postupně prováděl detekci slabých optických signálů vznikajících ze stále menšího počtu molekul. Začínal s povrchovými excitony v jediné vrstvě molekulárního krystalu, během postdoktorského pobytu v Göttingenu (1985-1986) přešel k barevným Langmuir-Blodgettovým filmům.
V roce 1990 M. Orrit a J. Vernard dosáhli limitu detekce jediné molekuly, což byl úspěch, který v té době mnozí považovali za nemožný. Rok před nimi L. Cador a W. Mörner objevili jednomolekulární signál v absorpčním spektru, ale výrazně lepší poměr signálu k šumu metody fluorescenční excitace umožnil Orritovi a Bernardovi prokázat , že jejich signály pocházejí z jednotlivých molekul, čímž se otevírá nové pole výzkumu: jednomolekulární spektroskopie . Od té doby fluorescence jedné molekuly jako technika pronikla do oblasti biofyziky, fyzikální chemie a materiálové vědy. Tvoří jeden ze dvou pilířů moderní vědecké revoluce super-rozlišení v optické mikroskopii.
Po objevu signálů s jednou molekulou prozkoumala Orritova skupina nové možnosti nabízené jednotlivými molekulami pro studium struktury a dynamiky v nanometrovém měřítku, kvantovou optiku, manipulaci s jedním spinem a jedním fotonem a poté navrhla výrobu jednotlivých fotonů na příkaz. Mezi jeho poslední zájmy patří fototermická detekce jednotlivých absorbérů jako alternativa fluorescenčních značek, optomechanické sondování jednotlivých nanočástic zlata, sondování přenosu náboje v organických pevných látkách, molekulární aspekty struktury a dynamiky měkkých a komplexních látek.
Hlavní vědecké úspěchy
Hlavním vědeckým úspěchem M. Orrita je první jasná optická detekce jedné imobilizované molekuly. Tento experiment byl proveden v molekulárním krystalu při nízké teplotě a byl publikován v roce 1990 [1]. Tato práce způsobila příval nové práce v různých směrech, nejprve v kryogenních podmínkách, ale po roce 1993 v podmínkách prostředí [2] . Níže jsou uvedeny některé z dalších důležitých příspěvků M. Orrita:
1. Před experimenty s jednou molekulou pracoval Orrit na interakci monovrstev a tenkých filmů se světlem. Navrhl obecnou teorii pro kvantifikaci optického odrazu a prostupu takových tenkých vrstev, včetně korekcí spontánní emise, které jsou velmi důležité pro molekulární uspořádání, jako jsou J-agregáty [3] .
2. Originální aplikací jednotlivých molekul, které se nacházejí na pomezí fyzikální chemie a kvantové optiky, je jejich využití jako modelových kvantových systémů. Orritova skupina dosáhla řady zásadních experimentů v této oblasti, včetně měření Ack-Starkova efektu na optických frekvencích nebo dodání jednotlivých fotonů na příkaz jediné organické molekuly [4] . Tyto experimenty byly později duplikovány s anorganickými systémy, jako jsou samostatně sestavené kvantové tečky nebo barevná centra v diamantu [5].
3. Jednotlivé fluorescenční objekty často vykazují charakteristickou diskontinuitu (také nazývanou blikání zapnuto-vypnuto), a to i za stabilních podmínek buzení. Verberk a Orrit navrhli jednoduchý model tunelování náboje a zachycování, aby vysvětlil zvláštní statistickou podobnost blikajících stop. Poprvé objevený na polovodičových nanokrystalech, tento zákon o mocninném záblesku byl později viděn pro jednotlivé molekuly a další fluorescenční zářiče, na které lze aplikovat stejnou teorii [6].
4. Vzhledem k tomu, že fluorescenční signály jsou často přerušovány blikáním, je velmi atraktivní přímo detekovat optickou absorpci jednotlivých nanoobjektů. Orritova skupina navrhla první fototermální detekci imobilizovaných nanočástic zlata jako alternativu fluorescenčních značek [7]. Fototermální detekce se opírá o časově modulovanou tepelnou nehomogenitu kolem absorbující částice a poskytuje vysoký poměr signálu k šumu pro opět neabsorbující rozptylovače. Orritův nástupce v Bordeaux, B. Lowney, tuto metodu vylepšil a učinil ji praktičtější. Pomocí fototermálního principu s krátkými laserovými pulzy studovala Orritova skupina akustické vibrace jednotlivých nanočástic zlata (koule, tyčinky) a jednotlivých shluků (činek). Výběr jedné částice eliminuje heterogenitu a poskytuje přístup k mechanismům tlumení vibrací [8] . V budoucnu bude na jednu zlatou nanočástici použitou jako lokální sonda aplikován široký panel optické diagnostiky (spektrální, časová, chemická, termální).
5. Po rotační difúzi molekul barviva v molekulárním sklotvorném prostředku, podchlazeném glycerolu, Orritova skupina potvrdila dřívější pozorování ortho-terfenylu dynamické heterogenity, získala důkazy o překračování dlouhých časů výměny [9].
Byly korelovány s nástupem slabého tvrdého chování nad teplotou skelného přechodu, které nebylo dříve hlášeno. Tento výsledek ilustruje schopnost jednotlivých molekul detekovat a studovat heterogenitu i v údajně dobře známých systémech. Na tento objev se zaměřil pětiletý projekt podporovaný ERC Advanced Grant Orrit's (2008). Širší myšlenkou tohoto projektu je využít molekulární porozumění z chemické fyziky k informování obecných představ o měkké hmotě.
6. Orritův počáteční směr výzkumu je nízkoteplotní spektroskopie organických molekulárních krystalů s vysokým rozlišením. Stále provádí výzkum v této oblasti pomocí spektroskopie s vysokým rozlišením jednotlivých absorbujících molekul ve vodivých krystalech, jako je anthracen. Jeho skupina objevila lokální akustické oscilátory na velmi nízkých frekvencích [10], které se zdají být lokalizovány kolem krystalových defektů. Pouze místní reportéři, jako jsou jednotlivé molekuly, mohou identifikovat tyto nízkofrekvenční oscilátory, které dosud nebyly pozorovány. Tyto režimy mohou být spojeny s lokálními oscilátory, o kterých se předpokládá, že jsou zodpovědné za vrchol bosonu v rozptylu světla ze skel a jiných neuspořádaných materiálů.
[1.] M. Orrit a .1. Bernard, Phys. Rev. Lett. 65 (1990) 2716.
[2.] W. E. Moemer a M. Orrit, Science 283 (1999) 1670.
[3.] M. Orrit a kol. J. Chem. Phys. 85 (1986) 4966.
[4.] Ch. Brunel a kol., Phys. Rev, Lett. 83 (1999) 2722.
[5.] B. Lounis, M. Orrit, Rep. Prog. Phys. 68 (2005) 1129
[6.] F. Cichos, C. von Borczyskowski, M. Orrit. Curr. Opin. Kol. Interf Sci. 12 (2007) 272.
[7.] D. Boyer a kol., Science 297 (2002) 1160.
[8.] M. A. van Dijk, M. Lippitz, M. Orrit, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 267406
[9.] R. Zondervan a kol., Proč. Natl. Akad. sci. USA 104 (2007) 12628
[10.] M. Kol'chenko a kol., New J. Phys. 11 (2009) 023037.