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世界上最小的放大镜,已达到单个原子尺度

发布时间:2016-11-25 点击数:1413

几个世纪以来,科学家们认为,像所有的波那样,我们无法将光聚焦于小于其波长的尺度,即百万分之一米。现在,剑桥大学领导的研究团队创造了世界上最小的放大镜,它能够将光线聚焦10亿倍以上,达到了单个原子的尺度。

该研究团队使用具有极高导电性的金纳米粒子制造了世界上最小的光学腔,这个光学腔小到只能容纳单个原子,这一研究结果已发表在《科学》杂志上。

这个被研究人员称为皮腔的光学腔,由金纳米结构中的单个原子尺度的凸起构成,并且能将光限制在小于十亿分之一米的范围内。该研究结果揭示了一种研究光和物质相互作用的新方法,包括可以令腔中的分子经历新的化学反应,从而或许可以开发出全新类型的传感器。

研究人员透露,控制单个原子用来构建纳米结构是极具挑战性的。 该研究的主要作者菲利克斯本兹(Felix Benz)说:为了冻结活泼的金原子,我们不得不将样品冷却至-260℃。研究人员向样品照射激光,以构建能让他们实时观察单原子运动的皮腔。

来自圣塞巴斯蒂安材料物理中心的哈维尔?埃兹普鲁埃(Javier Aizpurua)教授说:我们的模型表明,突出来的单个原子就像是一根微小的避雷针,但是它吸引的是光而不是电。哈维尔教授主要负责领导这项工作的理论部分。

领导了本次研究工作的剑桥大学纳米光子学中心的杰瑞米?宝伯格(Jeremy Baumberg)教授说道:在实验中,我们发现甚至单个金原子的行为就像微小的金属球轴承,导电的电子围绕着其漫游,而这与它们的量子态,即电子被局限于其原子核周围,截然不同。

这些发现有可能开启一个全新的光催化化学反应领域,使得研究人员们得以由较小的组件构建复杂的分子。另外,该项研究或许还揭示了另一种可能性,即搭建新的光机数据存储装置,使得光能写入和读取信息,并将信息以分子振动的形式存储起来。