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“光纤探针可以看到分子键”

发布日期:2021-06-24 09:03:02 浏览:

复仇者联盟:末日,托尼·; 斯塔克与米德; 朗,把他送入量子行业,带他回来将是10亿比1的宇宙侥幸。

实际上,将光束聚焦到纳米尺寸这一点上,监视量子尺度的光物质相互作用,检索新闻并不容易。 现在,加州大学河滨分校的工程师们正在开发以前所未有的效率将光传输到量子行业的新技术。

在nature photonics论文中,化学环境工程助理教授ruoxue yan和电子计算机工程助理教授刘明率领的团队,讲述了世界上第一个玻璃集成型便携式、廉价光学纳米工具的带银纳米线电容的光纤。 该装置往返于高效的光隧道,将可见光挤出聚光器的前端,与局部分子相互作用,解读出骇人听闻的纳米世界,发回可视化的新闻。

“光纤探针可以看到分子键”

我们放大物体细节的能力受到光波特征的限制。 如果在科学课上采用过光学显微镜,你可能知道在一切都模糊之前,人们只能把物体放置约2000倍。 这是因为无论显微镜多么先进,都无法区分比光的波长一半更细微的特征——数百纳米的远场可见光。

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与远场波不同,近场波只存在于离光源非常近的地方,不受该规则的约束。 但是,他们不主动旅行,也不怎么利用和注意。 20世纪20年代以来,科学家们一直认为,通过金属薄膜上的小针孔强制光,会产生能够转换为可探测光的近场波,但最初成功的原型直到半个世纪后才完成。

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20世纪90年代初期,诺贝尔化学奖获得者eric betzig对早期的成像性能和可靠性原型进行了很大的改善。 从此,为了明确许多化学、生物、材料系统的纳米级细节,使用了已知的近场扫描光学显微镜。

遗憾的是,这项技术历经近半个世纪仍很深奥,很少被采用。

刘先生说,在比人类头发直径小一千倍的微小针孔里发光不是小事。 只有少数百万光子或光粒子能够通过针孔到达想看的物体。 拿到单程票已经是一个挑战; 带着有意义的信号回去的往返机票几乎都是白日梦。

科学家们为改善这个机会作出了无尽的努力。 虽然目前最多最复杂的探测器在000个光子中只能到达一个物体,但uc riverside装置可以将一半的光子传输到前端。

设计的关键是两阶段连续聚焦过程。 颜先生说。 在第一步中,远场光的波长随着沿逐渐变薄的光纤传播而逐渐增加,而不改变频率。 与上部银纳米线的电子密度波的波长一致时。 光纤,热潮! 所有能量转移到电子密度波,开始在纳米线的表面前进。

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在对焦过程的第二阶段,波在顶端凝结成几纳米。

加州大学河滨分校的设备是一根小银色的针,从顶端射出灯光,像哈利波特一样的手杖照亮着小区域。 进行这项研究的博士生sanggon kim这样解释道。

kim利用该装置绘制分子振动的频率,可以分解分子内原子结合的化学键。 这被称为尖端增强拉曼光谱或ters成像。 ters为了解决非常弱的信号,是近场光学显微镜中最难的分支。 一般来说,为了得到超分辨率的图像,为了集中光线和繁杂的准备工作,需要庞大且价值数百万美元的设备。

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新设备使kim能够通过简单的便携式设备实现1纳米的分辨率。 本发明是一种强大的分解工具,有望向纳米科学所有学科的研究者揭示新的新闻世界。

光纤纳米线组合体、尖端增强拉曼光谱仪和扫描隧道显微镜的集成,可以以简单优雅的设置收集高分辨率的化学图像,将该工具置于光学成像和光谱学的最前沿。 我们对这个成果及其对化学研究的影响感到自豪。 代理副主任林鹤说,我们将更加鼓励在生物、材料研究等各种学科的潜在应用,这些学科将进一步推动科学进步。 美国国家科学基金会的化学部门支持了这项研究。

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这个复制品被用于无透镜近场光学纳米检查的高效纳米效果被发表在了nature photonics上。 除刘、燕和金外,作者还包括宁宇、马学智、朱杨志和刘秋实。 所有作者都在加州大学河滨分校的marlan和rosemary bourns工程学院学习。

本文:《“光纤探针可以看到分子键”

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