新型显微镜可实现1纳米精度的光学成像 实现原子级视觉

新型显微镜能够实现光学成像的原子级视觉，精度高达1纳米，这一技术的突破将极大地推进科学研究和医学诊断等领域的进步，通过这种显微镜，科学家可以更加清晰地观察和研究物质的结构和性质，为未来的科学研究开辟新的道路。

科学家们发明了一种突破性的显微镜，能够以仅1纳米的卓越分辨率捕捉表面对光的反应。这一进展使得观察原子尺度的结构（包括单个分子和微小缺陷）成为可能。能够观察到这些特征，对于开发和改进纳米材料以及极小尺寸（埃级）的表面而言，是向前迈出的重要一步。

具有超低尖端振荡幅度的散射近场光学显微镜。图片来源：Takashi Kumagai

研究光如何在如此微小的尺度上与物质相互作用，对于技术和材料科学的进步至关重要。原子级特征，例如钻石中的缺陷或电子设备中的单个分子，会对材料的行为和性能产生重大影响。为了真正理解和操控这些效应，光学显微镜必须不断发展，以达到这些更小的尺度。

德国马克斯·普朗克学会弗里茨-哈伯研究所的研究人员及其来自日本分子科学研究所/综合研究大（SOKENDAI）和西班牙CIC nanoGUNE的国际合作者开发了一种散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）方法，其空间分辨率可达1纳米。这项技术被称为超低尖端振幅s-SNOM（ULA-SNOM），它结合了先进的显微镜方法，可在原子层面上对材料进行可视化。

传统的s-SNOM方法使用激光照射的探针尖端扫描表面，通常可实现10至100纳米的分辨率。然而，这对于原子尺度成像而言远远不够。通过将s-SNOM与非接触式原子力显微镜（nc-AFM）相结合，并在可见激光照射下使用银探针尖端，研究人员创建了一个等离子体腔（一种特殊的光场），该腔被限制在一个微小的体积内。这允许在埃级尺度上实现精细的光学对比度。

这种方法使科学家能够研究最小尺度的材料，并有可能推动电子或医疗设备新材料的设计进步。能够以如此高的精度对原子缺陷和纳米级结构等特征进行成像，为光学工程和材料科学开辟了新的可能性。

总之，这一发展为表征原子级精度的表面提供了有价值的工具，为单分子和原子级光学显微镜的未来进步做出了贡献。

编译自/scitechdaily