| Michelle Orrit | |
|---|---|
| Fødselsdato | 27. februar 1956 (66 år) |
| Fødselssted | Toulouse , Frankrig |
| Land | |
| Videnskabelig sfære |
fysik kemi nanoteknologi optik spektroskopi |
| Arbejdsplads | Leiden Universitet |
| Akademisk titel | Professor , ph.d. |
| Kendt som | En af pionererne inden for enkeltmolekylespektroskopi |
| Priser og præmier | Gay-Lussac-Humboldt-prisen [d] ( 2000 ) Spinoza-prisen ( 2017 ) |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Michel Orrit ( eng. Michel Orrit ; født 27. februar 1956 i Toulouse , Frankrig ) er en fransk fysiker, der arbejder inden for fysik, kemi og nanoteknologi. Arbejder i øjeblikket på Leiden University (Holland). M. Orrit betragtes sammen med W. E. Merner som en pioner inden for det videnskabelige område af spektroskopi af enkelte molekyler.
M. Orrits videnskabelige aktivitetsområde er optisk spektroskopi af molekylære materialer (organiske krystaller, Langmuir-Blodgett-film, farvestofopløsninger i polymerer og molekylære væsker). Han udførte successivt påvisningen af svage optiske signaler, der stammer fra et stadigt mindre antal molekyler. Startende med overfladeexcitoner i et enkelt lag af en molekylær krystal, gik han videre til farvede Langmuir-Blodgett-film under sit postdoktorale ophold i Göttingen (1985-1986).
I 1990 nåede M. Orrit og J. Vernard grænsen for detektion af et enkelt molekyle, en bedrift, som mange anså for umulig på det tidspunkt. Et år før dem opdagede L. Cador og W. Mörner et enkelt-molekyle-signal i absorptionsspektret, men det væsentligt bedre signal-til-støj-forhold af fluorescens-excitationsmetoden gjorde det muligt for Orrit og Bernard at bevise , at deres signaler stammer fra individuelle molekyler, og derved åbner et nyt forskningsfelt: enkeltmolekylespektroskopi . Siden da har enkeltmolekyle fluorescens som en teknik trængt ind inden for biofysik, fysisk kemi og materialevidenskab. Det danner en af de to søjler i den moderne videnskabelige revolution af superopløsning i optisk mikroskopi.
Efter opdagelsen af enkeltmolekylesignaler udforskede Orrits gruppe de nye muligheder, som enkelte molekyler tilbyder for at studere struktur og dynamik på nanometerskala, kvanteoptik, enkeltspin og enkeltfotonmanipulation, og foreslog derefter produktionen af enkeltfotoner på kommando. Hans seneste interesser omfatter fototermisk påvisning af individuelle absorbere som et alternativ til fluorescerende etiketter, opto-mekanisk sondering af enkelt guld nanopartikler, sondering af ladningsoverførsel i organiske faste stoffer, molekylære aspekter af strukturen og dynamikken af bløde og komplekse stoffer.
Store videnskabelige resultater
M. Orrits vigtigste videnskabelige præstation er den første klare optiske påvisning af et enkelt immobiliseret molekyle. Dette eksperiment blev udført i en molekylær krystal ved lav temperatur og blev offentliggjort i 1990 [1] . Dette arbejde forårsagede en byge af nyt arbejde i forskellige retninger, først under kryogene forhold, men efter 1993 under miljøforhold [2] . Nedenfor er nogle af M. Orrits andre vigtige bidrag:
1. Før enkeltmolekyleeksperimenter arbejdede Orrit med samspillet mellem monolag og tynde film med lys. Han foreslog en generel teori til kvantificering af den optiske refleksion og transmission af sådanne tynde film, herunder korrektioner for spontan emission, som er meget vigtige for molekylære samlinger såsom J-aggregater [3].
2. En original anvendelse af enkelte molekyler, placeret på grænsen mellem fysisk kemi og kvanteoptik, er deres anvendelse som modelkvantesystemer. Orrits gruppe har opnået en række fundamentale eksperimenter på dette område, herunder målinger af Ack-Stark-effekten ved optiske frekvenser eller levering af enkelte fotoner på kommando af et enkelt organisk molekyle [4] . Disse eksperimenter blev senere duplikeret med uorganiske systemer såsom selvsamlede kvanteprikker eller farvecentre i diamant [5] .
3. Enkelte fluorescerende genstande udviser ofte en karakteristisk diskontinuitet (også kaldet on-off blinking), selv under stabile excitationsforhold. Verberk og Orrit foreslog en simpel model for ladningstunnelering og fældefangst for at forklare den ejendommelige statistiske selvlighed mellem blinkende stier. Først opdaget på halvleder nanokrystaller, blev denne kraftlovs blinkende lov senere set for enkelte molekyler og andre fluorescerende emittere, som den samme teori kunne anvendes på [6].
4. Da fluorescerende signaler ofte afbrydes af blink, er det meget attraktivt direkte at detektere den optiske absorption af individuelle nanoobjekter. Orrits gruppe foreslog den første fototermiske detektion af immobiliserede guldnanopartikler som et alternativ til fluorescerende mærker [7]. Fototermisk detektion er afhængig af tidsmoduleret termisk inhomogenitet omkring en absorberende partikel og giver et højt signal-til-støj-forhold for igen ikke-absorberende scatterere. Orrits efterfølger i Bordeaux, B. Lowney, forbedrede denne metode og gjorde den mere praktisk. Ved hjælp af et fototermisk princip med korte laserimpulser studerede Orrits gruppe de akustiske vibrationer af individuelle guldnanopartikler (kugler, stænger) og individuelle klynger (håndvægte). Valget af én partikel eliminerer heterogenitet og giver adgang til vibrationsdæmpende mekanismer [8] . I fremtiden vil et bredt panel af optisk diagnostik (spektral, tidsmæssig, kemisk, termisk) blive anvendt på en guldnanopartikel, der bruges som en lokal sonde.
5. Efter rotationsdiffusionen af farvestofmolekyler i den molekylære glasdanner, superafkølet glycerol, bekræftede Orrits gruppe tidligere observationer om Ortho-terphenyl af dynamisk heterogenitet, de opnåede bevis for overskridelse af lange udvekslingstider [9].
De var korreleret med begyndelsen af en svag hård-lignende adfærd over glasovergangstemperaturen, som ikke tidligere var blevet rapporteret. Dette resultat illustrerer individuelle molekylers evne til at detektere og studere heterogenitet selv i formodet velkendte systemer. Denne opdagelse var i fokus for et 5-årigt projekt støttet af ERC Advanced Grant Orrit's (2008). Den bredere idé bag dette projekt er at bruge molekylær forståelse fra kemisk fysik til at informere generelle ideer om blødt stof.
6. Orrits første forskningslinje er lavtemperatur- og højopløsningsspektroskopi af organiske molekylære krystaller. Han forsker stadig på dette område ved hjælp af højopløsningsspektroskopi af enkelte absorberende molekyler i ledende krystaller såsom anthracen. Hans gruppe opdagede lokale akustiske oscillatorer ved meget lave frekvenser [10], som ser ud til at være lokaliseret omkring krystaldefekter. Kun lokale reportere, såsom enkelte molekyler, kan identificere disse lavfrekvente oscillatorer, som ikke er blevet observeret før. Disse tilstande kan associeres med lokale oscillatorer, som menes at være ansvarlige for bosontoppen i lysspredning fra briller og andre uordnede materialer.
[1.] M. Orrit og .1. Bernard, fys. Rev. Lett. 65 (1990) 2716.
[2.] W.E. Moemer og 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. Saml. Interf Sci. 12 (2007) 272.
[7.] D. Boyer et al., Science 297 (2002) 1160.
[8.] M.A. van Dijk, M. Lipitz, M. Orrit, Phys. Rev. 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.