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>vwinchina德赢>光学成像进入亚纳米时代

Schematic of the experimental set-up for single-molecule photoluminescence imaging with sub-nanometer resolution  CREDIT YANG Ben, HUANG Wen et al.
示意性的实验设置用于与亚纳米分辨率CREDIT杨本,黄文等人单分子光致发光成像的。

抽象:
Prof. DONG Zhenchao and Prof. HOU Jianguo from University of Science and Technology of China (USTC) of Chinese Academy of Sciences (CAS) improved the spatial resolution from 8 nm to ~8 � of photoluminescence imaging. It realized sub-molecular resolution with single molecule photofluorescence imaging for the first time.

光学成像进入亚纳米时代

北京,中国|发表于2020年8月28日

这项研究发表在自然光子学8月10日。

与光达到原子分辨率一直是纳米光学的终极目标之一。扫描近场光学显微镜(SNOM)点燃希望为目标的出现。

董教授和他的同事们成功演示了在单分子拉曼光谱,在2013年的一项研究一个纳腔等离子场的局部增强效果摄像的纳米尺度的空间分辨率。

然而,与拉曼散射过程,荧光将在金属的非常附近停靠SNOM的分辨率发展在10nm左右淬灭。

在金属纳腔分子的辐射特性(荧光)是直接受纳腔的光子密度,并且纳腔的光子密度密切相关探针针尖的结构。因此,修改的探针的结构和在纳腔的分子的电子状态,以避免荧光猝灭和实现高分辨率成像光致荧光的关键。

DONG球队进一步微调了等离子体纳腔,特别是在制造和探针尖端的原子级结构的控制。它们构造有原子论突起的Ag尖端顶点和匹配与所述入射激光和分子发光的有效能量的纳腔等离子体共振。

然后,研究人员使用的超薄介电层(3原子厚的NaCl)中以分离纳腔分子和所述金属衬底之间的电荷转移,实现单分子光致发光成像的亚纳米分辨率。

他们发现,随着探针靠近分子,即使他们的距离小于1个纳米,光致发光强度继续单调递增。而荧光猝灭完全消失。

理论模拟表明,当突起原子论尖端和金属基板形成等离子体纳腔,所述纳腔等离子体激元的共振响应和原子论突起结构的避雷针效应将具有协同效应。的协同效应产生强的和高度局部化的电磁场压缩腔模量低于1个NM3,这大大增加状态的局部光子密度和分子辐射衰减率。这些影响不仅抑制荧光淬灭,也可实现亚纳米级分辨率光致发光成像。

为了实现亚纳米空间分辨率,所述尖端的大小和针尖与样品之间的距离必须在亚纳米尺度。

研究人员还实现了与频谱信息子分子分辨荧光光谱成像,并表现出对亚纳米尺度上的荧光强度,峰位置和峰宽局部等离子体激子相互作用的影响。

本研究获得的期盼已久的目标利用光来分析SNOM分子的内部结构,并且提供了用于检测和调节分子和光 - 物质相互作用的局部环境上的亚纳米尺度一个新的技术方法。

自然光子学的评论家说,本文将是这一领域的重要文章,这对开展超灵敏光谱显微镜研究与原子尺度的光的指导意义。

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