劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)的納米光學(xué)裝置。

 

數(shù)百年來科學(xué)家們一直堅(jiān)信，光跟所有其他波一樣，不能被聚焦到比它們的波長更小，即不到百萬分之一米。但英國劍橋大學(xué)官網(wǎng)10日發(fā)布公告稱，該校研究人員聯(lián)合西班牙同行組成的國際團(tuán)隊(duì)研制出世界上目前最小放大鏡，將聚光能力提高了10億倍，首次實(shí)現(xiàn)低于波長的聚焦，并利用該放大鏡對(duì)單個(gè)原子進(jìn)行了實(shí)時(shí)觀察。

這款納米放大鏡是用高導(dǎo)電性金納米粒子制成的迄今最小的光腔，小到只允許單個(gè)分子通過，其金納米結(jié)構(gòu)的腔壁也只是單個(gè)原子尺寸，卻能將光聚焦到低于百萬分之一米。發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究論文稱，這一成果將開啟研究光與物質(zhì)強(qiáng)相互作用的新方法，并有望幫助科研人員創(chuàng)建全新化學(xué)反應(yīng)類型以及全新感應(yīng)裝置。

研究人員表示，他們在構(gòu)建單個(gè)原子控制的納米結(jié)構(gòu)中遇到了極大挑戰(zhàn)。“我們必須將樣本冷卻到零下260℃，才能將到處亂竄的金原子冷凍‘平復(fù)’。”論文主要作者弗利克斯·本茲說，“最后終于通過向樣本照射激光構(gòu)建了皮級(jí)光腔（一皮等于萬億分之一單位），從而能實(shí)時(shí)觀察單個(gè)原子的活動(dòng)情況。”

研究還證明，單個(gè)原子有潛力用來做成微型避雷針，與傳統(tǒng)避雷針聚焦閃電中的電流不同，新型避雷針通過聚焦閃電中的閃光來保護(hù)人類免遭雷電襲擊。研究甚至發(fā)現(xiàn)，單個(gè)金原子表現(xiàn)出微型金屬球的特性，引導(dǎo)電子隨處漫游，與量子世界電子繞原子核運(yùn)動(dòng)完全不同。

這些發(fā)現(xiàn)有望開創(chuàng)光催化反應(yīng)的全新領(lǐng)域，幫助合成復(fù)雜分子，還有望帶來新型光子機(jī)械數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，即用光來書寫和識(shí)別信息并以分子振動(dòng)形式將這些光學(xué)信息儲(chǔ)存起來。

 

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迄今最小放大鏡“看”到單原子活動(dòng)

圖文簡介

數(shù)百年來科學(xué)家們一直堅(jiān)信，光跟所有其他波一樣，不能被聚焦到比它們的波長更小。