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【資訊】全光-超分辨率顯微鏡 | Nature

更新時間:2025-01-23點擊次數:542

  將光學顯微鏡帶到盡可能短的長度和時間尺度,一直是長期追求的目標之一,從而將納米基本動力學與凝聚態物質的宏觀功能聯系起來。


  超分辨率顯微鏡,通過利用光學非線性繞過了遠場衍射極限。通過利用與針尖限制的漸逝光場線性相互作用,近場顯微鏡已經達到了更高的分辨率,通過探索運動中的納米宇宙nanocosm,激發了研究熱點領域。然而,納米級頂點的有限半徑阻礙了獲得原子級分辨率。


  近日,德國 雷根斯堡大學(University of Regensburg)T. Siday, J. Hayes, F. Schiegl,J. Wilhelm, M. A. Huber, Y. A. Gerasimenko & R. Huber等,在Nature上發文,利用限制消逝場中的原子非線性,以推動全光學顯微鏡達到皮米空間和飛秒時間分辨率。


  All-optical subcycle microscopy on atomic length scales. 原子長度尺度上,全光學亞循環顯微學。


  圖1: 原子級針尖的近場響應-樣品分離。


  圖2: 基于隧道電流,光波驅動發射的皮米衰減。


  圖3: 光波驅動的隧道電流產生了太赫茲輻射的微觀圖像。


  圖4: 近場光隧穿發射near-field optical tunnelling emission,NOTE顯微鏡的空間分辨率。


  圖5: 二維材料硒化鎢WSe2的亞循環近場光隧穿發射NOTE光譜。


       在這些尺度上,發現了一種有效的非經典近場響應,并與光的矢量勢同相,并嚴格限制在原子尺度內。該超快信號的特征在于,大約π/2光學相位延遲,并且便于隧道動力學的直接監測。在原子力顯微鏡中,納米尺寸缺陷進行成像,以及半導體范德華材料上的電流瞬態進行亞周期采樣,展示了這種全光概念的力量。在導電和絕緣量子材料中,在最終短時空尺度上,開啟研究量子光-物質相互作用和電子動力學。


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  參考文獻: 中國光學期刊網


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