| Michelle Orrit | |
|---|---|
| Födelsedatum | 27 februari 1956 (66 år) |
| Födelseort | Toulouse , Frankrike |
| Land | |
| Vetenskaplig sfär |
fysik kemi nanoteknik optik spektroskopi |
| Arbetsplats | Leidens universitet |
| Akademisk titel | Professor , Ph.D. |
| Känd som | En av pionjärerna inom enkelmolekylspektroskopi |
| Utmärkelser och priser | Gay-Lussac-Humboldt-priset [d] ( 2000 ) Spinozapriset ( 2017 ) |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
Michel Orrit ( eng. Michel Orrit ; född 27 februari 1956 , i Toulouse , Frankrike ) är en fransk fysiker som arbetar inom fysik, kemi och nanoteknik. Arbetar för närvarande vid Leiden University (Nederländerna). M. Orrit, tillsammans med W. E. Merner , anses vara en pionjär inom det vetenskapliga området spektroskopi av enskilda molekyler.
M. Orrits vetenskapliga verksamhetsområde är optisk spektroskopi av molekylära material (organiska kristaller, Langmuir-Blodgett-filmer, färglösningar i polymerer och molekylära vätskor). Han genomförde successivt upptäckten av svaga optiska signaler som härrörde från ett allt mindre antal molekyler. Han började med ytexcitoner i ett enda lager av en molekylär kristall och gick vidare till färgade Langmuir-Blodgett-filmer under sin postdoktorala vistelse i Göttingen (1985-1986).
1990 nådde M. Orrit och J. Vernard gränsen för detektion av en enda molekyl, en prestation som många ansåg omöjlig vid den tiden. Ett år före dem upptäckte L. Cador och W. Mörner en enkelmolekylär signal i absorptionsspektrat, men det betydligt bättre signal-brusförhållandet för fluorescensexciteringsmetoden gjorde det möjligt för Orrit och Bernard att bevisa att deras signaler härstammar från individuella molekyler, vilket öppnar upp ett nytt forskningsfält: enkelmolekylspektroskopi . Sedan dess har enkelmolekylär fluorescens som teknik penetrerat biofysik, fysikalisk kemi och materialvetenskap. Den utgör en av de två pelarna i den moderna vetenskapliga revolutionen av superupplösning i optisk mikroskopi.
Efter upptäckten av enmolekylära signaler utforskade Orrits grupp de nya möjligheter som enstaka molekyler erbjuder för att studera struktur och dynamik på nanometerskala, kvantoptik, enkelspinn och enkelfotonmanipulation, och föreslog sedan produktion av enstaka fotoner på kommando. Hans senaste intressen inkluderar fototermisk detektering av individuella absorbatorer som ett alternativ till fluorescerande etiketter, opto-mekanisk undersökning av enstaka guldnanopartiklar, undersökning av laddningsöverföring i organiska fasta ämnen, molekylära aspekter av strukturen och dynamiken hos mjuka och komplexa ämnen.
Stora vetenskapliga landvinningar
Den huvudsakliga vetenskapliga bedriften för M. Orrit är den första tydliga optiska upptäckten av en enda immobiliserad molekyl. Detta experiment utfördes i en molekylär kristall vid låg temperatur och publicerades 1990 [1] . Detta arbete orsakade en uppsjö av nytt arbete i olika riktningar, först under kryogena förhållanden, men efter 1993 under miljöförhållanden [2] . Nedan listas några av M. Orrits andra viktiga bidrag:
1. Innan experiment med en enda molekyl arbetade Orrit med samspelet mellan monolager och tunna filmer med ljus. Han föreslog en allmän teori för att kvantifiera den optiska reflektionen och överföringen av sådana tunna filmer, inklusive korrigeringar för spontan emission, som är mycket viktiga för molekylära sammansättningar som J-aggregat [3].
2. En originell tillämpning av enstaka molekyler, belägna på gränsen mellan fysikalisk kemi och kvantoptik, är deras användning som modellkvantsystem. Orrits grupp har åstadkommit ett antal grundläggande experiment inom detta område, inklusive mätningar av Ack-Stark-effekten vid optiska frekvenser eller leverans av enstaka fotoner på kommando av en enda organisk molekyl [4]. Dessa experiment duplicerades senare med oorganiska system som självmonterade kvantprickar eller färgcentra i diamant [5] .
3. Enstaka fluorescerande föremål uppvisar ofta en karakteristisk diskontinuitet (även kallad on-off blinkning), även under stabila excitationsförhållanden. Verberk och Orrit föreslog en enkel modell av laddningstunnlar och fällning för att förklara den märkliga statistiska självlikheten mellan blinkande spår. Först upptäcktes på halvledarnanokristaller, denna kraftlags blinkande lag sågs senare för enstaka molekyler och andra fluorescerande strålare som samma teori kunde tillämpas på [6].
4. Eftersom fluorescerande signaler ofta avbryts av blinkande, är det mycket attraktivt att direkt detektera den optiska absorptionen av enskilda nanoobjekt. Orrits grupp föreslog den första fototermiska detektionen av immobiliserade guldnanopartiklar som ett alternativ till fluorescerande märkningar [7]. Fototermisk detektion bygger på tidsmodulerad termisk inhomogenitet runt en absorberande partikel och ger ett högt signal-brusförhållande för återigen icke-absorberande spridare. Orrits efterträdare i Bordeaux, B. Lowney, förbättrade denna metod och gjorde den mer praktisk. Med hjälp av en fototermisk princip med korta laserpulser studerade Orrits grupp de akustiska vibrationerna hos enskilda guldnanopartiklar (sfärer, stavar) och enskilda kluster (hantlar). Valet av en partikel eliminerar heterogenitet och ger tillgång till vibrationsdämpande mekanismer [8] . I framtiden kommer en bred panel av optisk diagnostik (spektral, temporal, kemisk, termisk) att tillämpas på en guldnanopartikel som används som en lokal sond.
5. Efter rotationsdiffusionen av färgämnesmolekyler i den molekylära glasbildaren, underkyld glycerol, bekräftade Orrits grupp tidigare observationer om Ortho-terphenyl av dynamisk heterogenitet, de fick bevis för att överskrida långa utbytestider [9] .
De var korrelerade med början av ett svagt hårdliknande beteende över glasövergångstemperaturen, vilket inte tidigare rapporterats. Detta resultat illustrerar individuella molekylers förmåga att detektera och studera heterogenitet även i förment välkända system. Denna upptäckt var i fokus för ett femårigt projekt som stöddes av ERC Advanced Grant Orrit's (2008). Den bredare tanken bakom detta projekt är att använda molekylär förståelse från kemisk fysik för att informera allmänna idéer om mjuk materia.
6. Orrits första forskningslinje är lågtemperatur- och högupplöst spektroskopi av organiska molekylära kristaller. Han forskar fortfarande inom detta område med högupplöst spektroskopi av enstaka absorberande molekyler i ledande kristaller som antracen. Hans grupp upptäckte lokala akustiska oscillatorer vid mycket låga frekvenser [10], som verkar vara lokaliserade kring kristalldefekter. Endast lokala reportrar, som enstaka molekyler, kan identifiera dessa lågfrekventa oscillatorer, som inte har observerats tidigare. Dessa lägen kan associeras med lokala oscillatorer, som tros vara ansvariga för bosontoppen i ljusspridning från glasögon och andra oordnade material.
[1.] M. Orrit och .1. Bernard, Phys. Varv. Lett. 65 (1990) 2716.
[2.] W.E. Moemer och M. Orrit, Science 283 (1999) 1670.
[3.] M. Orrit et al. J. Chem. Phys. 85 (1986) 4966.
[4.] Kap. Brunel et al., 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. Coll. Interf Sci. 12 (2007) 272.
[7.] D. Boyer et al., Science 297 (2002) 1160.
[8.] M.A. van Dijk, M. Lipitz, M. Orrit, Phys. Varv. Lett. 95 (2005) 267406
[9.] R. Zondervan et al., Proc. Natl. Acad. sci. USA 104 (2007) 12628
[10.] M. Kol'chenko et al., New J. Phys. 11 (2009) 023037.