解開納米有限空間中分子運動之謎的渲染圖。圖片來源：蒂圖安·韋伊萊特/洛桑聯邦理工學院

科技日報記者?張夢然

納米流體領域的一項發現可能會改變人們對最微小尺度分子行為的理解。瑞士洛桑聯邦理工學院和英國曼徹斯特大學團隊利用新發現的類石墨烯二維材料氮化硼的熒光特性，揭示了一個“隱藏的世界”。這種創新方法使科學家能追蹤納米流體結構內的單個分子，以前所未有的方式闡明它們的行為。該研究結果發表在新一期《自然·材料》雜志上。

由于傳統顯微鏡技術的局限性，在有限的環境中探索單個分子的運動一直具有挑戰性。這也阻礙了與之相關的實時傳感和成像技術的發展，人們因此對分子特性的了解存在巨大空白。

氮化硼具有意想不到的特性，其與液體接觸時具有卓越的發光能力。利用這一特性，團隊成功地直接觀察和追蹤了納米流體結構內單個分子的路徑，為更深入地了解模擬生物系統條件下離子和分子的行為打開了大門。

該研究的核心在于六方氮化硼表面的單光子發射器發出的熒光。研究人員表示，表面缺陷可能是晶體結構中缺失的原子，其特性與原始材料不同，從而使它們在與某些分子相互作用時能夠發光。進一步觀察顯示，當一個缺陷關閉時，它的一個“鄰居”會亮起，因為與第一個位點結合的分子會跳到第二個位點。一步一步地，這使得重建整個分子軌跡成為可能。

團隊利用顯微鏡技術的組合來監測顏色變化，并證明這些光發射器一次釋放一個光子，能提供有關其周圍環境的精確信息，其范圍約為1納米。這一突破使得這些發射器能夠用作納米級探針，從而揭示有限納米空間內分子的排列。

這一發現的潛力是深遠的，它可用來可視化由壓力或電場引起的納米級流動，從而帶來更多動態應用