來(lái)源：宇宙與科學(xué)

日本科學(xué)家們利用一種獨(dú)特的組合技術(shù)，在ZUI小和ZUI快的水平上分析了納米材料中光與物質(zhì)相互作用的機(jī)制。納米材料指的是尺寸在1至100納米之間的納米材料，在工業(yè)和日常生活中越來(lái)越重要。為了擴(kuò)大在產(chǎn)品和制造過程中擁有有效、安全和可持續(xù)應(yīng)用的納米材料庫(kù)，我們需要對(duì)納米顆粒上和內(nèi)部發(fā)生的很小事件有更深入的了解。

歸根結(jié)底，這是新的一種名叫納米計(jì)量學(xué)的量子計(jì)量學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)粒子如此之小時(shí)，科學(xué)家們還要測(cè)量在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生的事件。例如，一種稱為光激發(fā)的現(xiàn)象通常發(fā)生在皮秒或萬(wàn)億分之一秒內(nèi)，因此，需要專門的設(shè)備來(lái)測(cè)量這些幾乎瞬時(shí)的事件。

日本科學(xué)家們調(diào)查了他們是否可以研究單納米顆粒上發(fā)生的這種光激發(fā)過程。他們與某日本公司的高JI研究員合作，將半導(dǎo)體光電陰極與“負(fù)電子親和力”表面與通用電子顯微鏡相結(jié)合，制造了一種超快電子顯微鏡。通過將這些技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的顯微鏡，我們可以在納米尺度上觀察事件。

關(guān)于納米顆粒，日本科學(xué)家們使用了化學(xué)合成的金納米三角形。這意味著它在一系列條件下都是穩(wěn)定的，金納米顆粒中的電子表現(xiàn)出一種稱為“等離子體共振”的現(xiàn)象，當(dāng)金納米粒子受到特定波長(zhǎng)的光激發(fā)時(shí)，納米粒子中的電子開始移動(dòng)或振蕩，這增強(qiáng)了光線。由于這個(gè)原因，金上的表面等離子體經(jīng)常用于傳感應(yīng)用。

在新定制的超快電子顯微鏡中，使用超快激光可以光激發(fā)金納米顆粒中的等離子體，同時(shí)允許科學(xué)家觀察單個(gè)金納米顆粒。科學(xué)家們通過應(yīng)用他們的新技術(shù)研究了兩種不同的等離子體現(xiàn)象。他們先觀察到表面等離子體激元的弛豫，這是一個(gè)經(jīng)過充分研究的過程。另外，科學(xué)家們的新技術(shù)也使他們能夠觀察到金納米顆粒內(nèi)部等離子體的變化。

這是頭次有技術(shù)揭示了金納米顆粒內(nèi)部這些等離子體激元的弛豫過程，這對(duì)制備用于能量轉(zhuǎn)換的光收集材料具有重要意義。這項(xiàng)新開發(fā)的技術(shù)應(yīng)該通過暴露超快的光與物質(zhì)相互作用來(lái)幫助分析潛在的材料。“通過理解光激發(fā)和弛豫過程以及能量傳輸?shù)痊F(xiàn)象，我們可以改善光響應(yīng)特性并提高效率。特別是，它可以成為一個(gè)強(qiáng)大的工具，以空間分辨率捕捉小型結(jié)構(gòu)材料（如那些超過亞微米的材料）中的單個(gè)時(shí)間變化，這是使用脈沖激光作為探針的傳統(tǒng)分析方法難以實(shí)現(xiàn)的。”他繼續(xù)說(shuō)道。

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