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科學(xué)家們?yōu)橄乱淮娮赢a(chǎn)品開發(fā)了新的材料，這些材料非常微小，不僅在緊密排列時(shí)無(wú)法區(qū)分，而且它們也不能反射足夠的光線，即使是最強(qiáng)大的光學(xué)顯微鏡也無(wú)法顯示精細(xì)的細(xì)節(jié)，如顏色。例如，在光學(xué)顯微鏡下，碳納米管看起來(lái)是灰色的。由于無(wú)法區(qū)分單個(gè)納米材料的精細(xì)細(xì)節(jié)和差異，科學(xué)家們很難研究它們的獨(dú)特屬性，也很難發(fā)現(xiàn)完善它們的工業(yè)用途。
在發(fā)表于《自然通訊》的一份新研究中，來(lái)自加州大學(xué)河濱分校的研究人員描述了一種革命性的成像技術(shù)，它將燈的光線壓縮到一個(gè)納米大小的光點(diǎn)。它像霍格沃茨的學(xué)生練習(xí)"Lumos"咒語(yǔ)一樣，將光線保持在銀納米線的末端，并利用它來(lái)揭示以前看不見(jiàn)的細(xì)節(jié)，包括顏色。
這一進(jìn)展將色彩成像的分辨率提高到前所未有的6納米水平，將幫助科學(xué)家看到納米材料的足夠細(xì)節(jié)，使它們?cè)陔娮雍推渌麘?yīng)用中更加有用。
加州大學(xué)河濱分校Marlan和Rosemary Bourns工程學(xué)院的副教授Ming Liu和Ruoxue Yan利用該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的超聚焦技術(shù)開發(fā)了這個(gè)獨(dú)特的工具。該技術(shù)已經(jīng)在以前的工作中被用來(lái)觀察分子鍵的振動(dòng)，其空間分辨率為1納米，而不需要任何聚焦鏡頭。
在新的報(bào)告中，研究人員修改了該工具，以測(cè)量跨越整個(gè)可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍的信號(hào)，這可以用來(lái)渲染顏色和描繪物體的電子帶結(jié)構(gòu)，而不僅僅是分子振動(dòng)。該工具將鎢燈的光線擠壓到銀納米線上，散射或反射近乎為零，光線由銀表面的自由電子的振蕩波攜帶。
凝聚的光線以錐形路徑離開半徑僅為5納米的銀納米線尖端，就像手電筒的光束。當(dāng)尖端經(jīng)過(guò)一個(gè)物體時(shí)，它對(duì)光束形狀和顏色的影響被檢測(cè)和記錄。
“這就像用你的拇指來(lái)控制水管的噴水，”研究人員說(shuō)，“你知道如何通過(guò)改變拇指的位置來(lái)獲得所需的噴水模式，同樣，在實(shí)驗(yàn)中，我們讀取光的模式來(lái)檢索擋住5納米大小的光噴嘴的物體的細(xì)節(jié)。”
然后，光線被聚焦到一個(gè)光譜儀中，在那里形成一個(gè)微小的環(huán)形。通過(guò)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)掃描探針并為每個(gè)像素記錄兩個(gè)光譜，研究人員可以用顏色制定吸收和散射圖像。原本呈灰色的碳納米管收到了它們的第一張彩色照片，而單個(gè)碳納米管現(xiàn)在有機(jī)會(huì)展示其獨(dú)特的顏色。
“原子般光滑的尖頭銀納米線及其幾乎無(wú)散射的光學(xué)耦合和聚焦對(duì)于成像至關(guān)重要，”研究人員說(shuō)。“否則背景中會(huì)有強(qiáng)烈的雜散光，破壞了整個(gè)工作。”
研究人員預(yù)計(jì)，這項(xiàng)新技術(shù)可以成為一個(gè)重要的工具，幫助半導(dǎo)體行業(yè)制造具有一致性質(zhì)的統(tǒng)一納米材料，用于電子設(shè)備。新的全彩納米成像技術(shù)也可用于提高對(duì)催化、量子光學(xué)和納米電子學(xué)的理解。
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