“魔棒”成像技术揭示纳米仙境

材料科学家们已经为下一代电子产品开发出了一种非常微小的材料，它们在紧密包装时几乎无法区分。它们是如此之小，以至于即使在最强大的光学显微镜下，它们也不能反射足够的光(可见光的波长从400-700纳米不等)来显示颜色等细节。例如，碳纳米管在光学显微镜下仅呈现灰色。

由于无法区分单个纳米材料之间的细微细节和差异，科学家很难研究它们的独特性质，并找到方法来完善它们以用于实际应用。

这项新技术所允许的进步将彩色成像分辨率提高到前所未有的6纳米水平，帮助科学家们足够详细地观察纳米材料，以便在电子和其他应用中更多地使用它们。

来自河滨大学工程学院的刘明教授和严若雪教授使用超聚焦技术开发了该工具，该技术以前用于在1nm空间分辨率下观察分子键的振动，而不需要任何聚焦透镜。在这项研究中，他们改进了工具，以测量整个可见波长范围内的信号;这使得它可以用来渲染颜色，描绘被观察物体的电子带结构，而不仅仅是分子振动。

该工具将钨丝灯发出的光挤压到散射或反射接近零的银纳米线中，在银纳米线中，光由银表面自由电子的振荡波携带。浓缩的光离开银纳米线尖端——半径只有5纳米——在一个锥形的路径上，就像从手电筒发出的光束一样。当尖端经过一个物体时，它对光束形状和颜色的影响就会被检测和记录。

“这就像用你的拇指控制软管的喷水，”刘解释说，“你知道如何通过改变拇指的位置来获得所需的喷射模式，同样，在实验中，我们通过读取光线模式来获取阻挡5纳米大小的光喷嘴的物体的细节。”

然后，光被聚焦到光谱仪中，在那里它形成一个非常小的环形。通过在一个区域内扫描探针并记录每个像素的两个光谱，研究人员可以制定全彩的吸收和散射图像。这意味着以前灰色的碳纳米管可以被彩色拍摄。

Yan说:“原子光滑的尖尖银纳米线及其几乎无散射的光学耦合和聚焦对成像至关重要。”“否则，背景中会有强烈的杂散光，破坏了整个努力。”

研究人员预计，这项新技术可以成为帮助半导体行业制造具有一致性能的均匀纳米材料的重要工具，用于电子设备。新的全彩纳米成像技术还可以用于提高对催化、量子光学和纳米电子学的科学理解。该研究在一个自然通讯纸．