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人們對于在常溫常壓條件下尤其是溶液環(huán)境中俘獲或者操控微觀粒子的追求從未停止，以期不斷減少可操控的微觀粒子的尺寸，最終實現(xiàn)單分子操控的目標(biāo)。然而，分子布朗運動嚴(yán)重抑制了分子的順利俘獲。人們僅可在特殊條件下將分子與微結(jié)構(gòu)結(jié)合以增大俘獲力，但仍難以實現(xiàn)可控的俘獲和釋放。除了分子量很大的生物大分子之外，迄今尚未能實現(xiàn)溶液中小分子的俘獲。

研究團隊為此提出了一種新方法，即單分子等離激元光鑷技術(shù)。通過自行搭建機械可控裂結(jié)與激光聯(lián)用裝置，在室溫和溶液環(huán)境下實現(xiàn)了2 nm大小的寡聚苯乙炔分子的捕獲與釋放。理論模擬證明俘獲力來源于等離激元納米結(jié)構(gòu)增強的電磁場所產(chǎn)生的光學(xué)力，并得到實驗的驗證（如改變?nèi)肷浼す獾牟ㄩL、偏振和光強等）。他們還利用光學(xué)梯度力與分子極化率之間的關(guān)系，實現(xiàn)了混合溶液中分子的選擇性捕獲。該方法使得在溶液中光學(xué)可操控物體的極限尺寸降低到單分子尺度，為物理、化學(xué)、生命科學(xué)中的分子或微粒的操控開辟了一條新的途徑，使其不再被強吸附基團、超高真空和超低溫等較苛刻的限制，也為可控的單分子過程研究以及自下而上的納米器件和分子機器的構(gòu)建提供了有效方法。

該工作由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院田中群教授、洪文晶教授以及薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院楊揚副教授共同指導(dǎo)，由廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院已畢業(yè)博士生戰(zhàn)超提出思路并設(shè)計實驗、與薩本棟微米納米研究院已畢業(yè)碩士生王干共同完成主要實驗工作，已畢業(yè)博士生易駿完成理論模擬工作。魏珺穎碩士、博士生李之豪、陳招斌高工和師佳副教授參與了部分研究和課題討論。該工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃課題的資助，以及固體表面物理化學(xué)國家重點實驗室、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520303775