加州大学圣地亚哥分校（UCSD）科学家在 “分子音乐化” 研究中又有突破性进展。
“分子音乐化” 为一项跨学科研究，其结合了物理、生物学与音乐学，将抽象的数据具象化（听觉化）的研究，使科学家通过听觉识别复杂分子结构，助力药物研发和新型材料分析，为该领域的科研探索提供新视角。
由化学系助理教授李绍伟领导的加州大学圣地亚哥分校的研究团队找到的一种通过聆听单个分子的声音识别分子结构的方法，被称之为单分子红外集成扫描隧道显微镜技术，简称单分子红外光谱技术（IRiSTM），其将红外激发与扫描隧道显微镜相结合，扫描隧道显微镜最广为人知的技术是通过测量尖锐金属探针和表面之间电子的量子隧穿效应来对单个原子和分子进行成像。
李教授介绍，“红外光谱是我们最强大的工具之一，但直到现在它一直是一种整体分析技术。这项技术使我们能够在最基本的层面上观察振动能量如何与分子运动耦合。”
技术原理： 研究人员利用光谱数据（如红外光谱），将分子内部原子的振动频率映射到人耳可听的音频频率，从而实现“分子声音化”。
应用领域： 通过聆听分子的声音，科研人员能够识别出分子结构中细微的差异，这对于快速筛选药物分子或分析新型材料的特性具有重要价值。
跨学科合作： 此项研究通常涉及物理学、生物化学和计算机音乐方面的专家，体现了UCSD在音乐学和高科技交叉领域的探索。
物体振动时会发出声音。分子也会振动，但其频率远远超出人类听觉范围。化学键会以特定的速率伸展、弯曲和扭转，这些速率落在电磁波谱的红外区域。红外光谱学测量光如何激发这些振动，它常被比作聆听分子的声音。
每个分子都有其独特的振动频率——一种振动“指纹”，它不仅反映了分子的化学结构，也反映了其周围的纳米级环境。然而，单个分子的振动频率极其微弱，传统的红外光谱技术一次只能探测到数百万甚至数十亿个分子的集体振动。
该研究报告《Single-Molecule Infrared Spectroscopy with Scanning Tunneling Microscopy》已于2026年2月19日发表在《科学》杂志，由Shaowei Li, Kangkai Liang, Zihao Wang, Weike Quan, Yueqing Shi, Hao Zhou, Liya Bi, Zhiyuan Yin, Nathan Romero, Mark Young (中文译音：李绍伟、梁康凯、王子豪、全伟科、史跃清、周昊、毕丽雅、尹志远）、Nathan Romero 和 Mark Young 完成。该项研究部分由美国国家科学基金会（CHE-2303936和DMR-2011924）和美国能源部（DE-SC0026181和DE-SC0025537）资助。
化学家们一直梦想着通过将能量注入单个键来控制反应，引导分子沿着所需的路径运动，而单分子红外光谱技术使这个梦想离现实更近了一步。
化学系助理教授李绍伟正在观察IRiSTM 仪器（UCSD 提供）
来源：加大圣地亚哥分校
（美国华文网编发）