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化学好学吗?将光引入量子领域,光纤探针可以看到分子键!

www.fjltxd.com2019-08-21
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化学是否渴望学习?光纤探针可以看到分子键!在《复仇者联盟3》,托尼斯塔克警告斯科特朗,他被送到量子领域,并把他带回来,这将是“宇宙的十万分之一”。

实际上,将光束减小到纳米尺寸点以监测量子光与物质的相互作用并获得信息并不容易。现在,加州大学河滨分校的工程师开发出一种新技术,能够以前所未有的效率为光谱领域带来光明。

在《自然光子学》发表的一项研究中,由化学与环境工程助理教授严如学和电子与计算机工程助理教授刘明领导的团队描述了世界上第一台集成了玻璃纤维的便携式廉价光学纳米镜工具。和银纳米线冷凝器。该设备是一种高效的双向光学隧道,可将可见光压缩到聚光器顶部,与局部分子相互作用,并发回可以解释和可视化这种难以捉摸的纳米世界的信息。如果您在科学课上使用光学显微镜,则显微镜放大物体细节的能力受光的波长限制。

你可能会发现一个物体只能被放大2000倍,然后一切都变得模糊。这是因为无论您的显微镜有多先进,都无法区分比光波长的一半更薄的特征。远场可见光的波长仅为几百纳米。与远场波不同,近场波仅存在于源附近并且不受该定律控制。但他们不是自愿旅行,很难使用或观察。自20世纪20年代以来,科学家们一直认为,通过金属薄膜中的小孔传递光线会产生可以转换成可探测光的近场波,但是第一个成功的原型直到半个世纪之后才制成。

(Boco Park - Liu Group/UCR

诺贝尔化学奖获得者Eric Betzig在成像性能和可靠性方面对早期原型进行了重大改进。从那时起,近场扫描光学显微镜(一种众所周知的技术)被用于揭示许多化学,生物和材料系统的纳米级细节。不幸的是,它已经将近半个世纪了,这项技术仍然非常深奥,很少使用。通过比人类头发直径小1000倍的针孔发光是不容易的。每百万个光子或光粒子中只有一个可以通过针孔到达您想要看到的物体。购买单程机票已经具有挑战性,并且带回有意义信号的往返机票几乎是白日梦。

科学家们为改善这一机会做出了不懈的努力。虽然最先进的探测器只能到达1000个光子中的一个,但加州大学河滨分校的设备可以将一半的光子发送到目标。前沿。设计的关键是两步连续聚焦过程。在第一步中,当远场光沿着锥形光纤传播时,其波长在不改变频率的情况下缓慢增加。当它与光纤顶部的银纳米线中的电子密度波的波长相匹配时,嘿嘿!所有能量都转移到电子密度波并开始在纳米线的表面上移动。在聚焦过程的第二步中,波在尖端逐渐凝结成几纳米。

Sanggon Kim,博士进行这项研究的学生解释说,加州大学河滨分校的装置是一个带有尖光的小银针,有点像哈利波特。魔杖可以照亮一个小区域。 Kim使用该装置绘制分子振动的频率,以便分析分子中原子之间的化学键。这被称为尖端增强拉曼光谱。近场光学显微镜是最具挑战性的分支,因为它处理非常微弱的信号。它通常需要巨大的,数百万美元的设备来集中光线和繁琐的准备以获得超分辨率的图像。

使用这种新设备,Kim在简单的便携式设备上实现了1纳米的分辨率。本发明可以是一种强大的分析工具,有望为纳米科学的所有学科的研究人员揭示新的信息世界。将光纤纳米线组件与复杂的拉曼光谱和扫描隧道显微镜相结合,可以在简单而优雅的设置中收集高分辨率化学图像,使该工具处于光学成像和光谱学的最前沿。研究团队对这一成就及其对化学研究的影响感到自豪,并受到其在生物学和材料研究等广泛领域的潜在应用的鼓舞,这些领域将进一步推动科学进步。

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博科公园

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0.6

2019.07.29 13: 46

字数1415

化学是否渴望学习?光纤探针可以看到分子键!在《复仇者联盟3》,托尼斯塔克警告斯科特朗,他被送到量子领域,并把他带回来,这将是“宇宙的十万分之一”。

实际上,将光束减小到纳米尺寸点以监测量子光与物质的相互作用并获得信息并不容易。现在,加州大学河滨分校的工程师开发出一种新技术,能够以前所未有的效率为光谱领域带来光明。

在《自然光子学》发表的一项研究中,由化学与环境工程助理教授严如学和电子与计算机工程助理教授刘明领导的团队描述了世界上第一台集成了玻璃纤维的便携式廉价光学纳米镜工具。和银纳米线冷凝器。该设备是一种高效的双向光学隧道,可将可见光压缩到聚光器顶部,与局部分子相互作用,并发回可以解释和可视化这种难以捉摸的纳米世界的信息。如果您在科学课上使用光学显微镜,则显微镜放大物体细节的能力受光的波长限制。

你可能会发现一个物体只能被放大2000倍,然后一切都变得模糊。这是因为无论您的显微镜有多先进,都无法区分比光波长的一半更薄的特征。远场可见光的波长仅为几百纳米。与远场波不同,近场波仅存在于源附近并且不受该定律控制。但他们不是自愿旅行,很难使用或观察。自20世纪20年代以来,科学家们一直认为,通过金属薄膜中的小孔传递光线会产生可以转换成可探测光的近场波,但是第一个成功的原型直到半个世纪之后才制成。

(Boco Park - Liu Group/UCR

诺贝尔化学奖获得者Eric Betzig在成像性能和可靠性方面对早期原型进行了重大改进。从那时起,近场扫描光学显微镜(一种众所周知的技术)被用于揭示许多化学,生物和材料系统的纳米级细节。不幸的是,它已经将近半个世纪了,这项技术仍然非常深奥,很少使用。通过比人类头发直径小1000倍的针孔发光是不容易的。每百万个光子或光粒子中只有一个可以通过针孔到达您想要看到的物体。购买单程机票已经具有挑战性,并且带回有意义信号的往返机票几乎是白日梦。

科学家们为改善这一机会做出了不懈的努力。虽然最先进的探测器只能到达1000个光子中的一个,但加州大学河滨分校的设备可以将一半的光子发送到目标。前沿。设计的关键是两步连续聚焦过程。在第一步中,当远场光沿着锥形光纤传播时,其波长在不改变频率的情况下缓慢增加。当它与光纤顶部的银纳米线中的电子密度波的波长相匹配时,嘿嘿!所有能量都转移到电子密度波并开始在纳米线的表面上移动。在聚焦过程的第二步中,波在尖端逐渐凝结成几纳米。

Sanggon Kim,博士进行这项研究的学生解释说,加州大学河滨分校的装置是一个带有尖光的小银针,有点像哈利波特。魔杖可以照亮一个小区域。 Kim使用该装置绘制分子振动的频率,以便分析分子中原子之间的化学键。这被称为尖端增强拉曼光谱。近场光学显微镜是最具挑战性的分支,因为它处理非常微弱的信号。它通常需要巨大的,数百万美元的设备来集中光线和繁琐的准备以获得超分辨率的图像。

使用这种新设备,Kim在简单的便携式设备上实现了1纳米的分辨率。本发明可以是一种强大的分析工具,有望为纳米科学的所有学科的研究人员揭示新的信息世界。将光纤纳米线组件与复杂的拉曼光谱和扫描隧道显微镜相结合,可以在简单而优雅的设置中收集高分辨率化学图像,使该工具处于光学成像和光谱学的最前沿。研究团队对这一成就及其对化学研究的影响感到自豪,并受到其在生物学和材料研究等广泛领域的潜在应用的鼓舞,这些领域将进一步推动科学进步。

化学是否渴望学习?光纤探针可以看到分子键!在《复仇者联盟3》,托尼斯塔克警告斯科特朗,他被送到量子领域,并把他带回来,这将是“宇宙的十万分之一”。

实际上,将光束减小到纳米尺寸点以监测量子光与物质的相互作用并获得信息并不容易。现在,加州大学河滨分校的工程师开发出一种新技术,能够以前所未有的效率为光谱领域带来光明。

在《自然光子学》发表的一项研究中,由化学与环境工程助理教授严如学和电子与计算机工程助理教授刘明领导的团队描述了世界上第一台集成了玻璃纤维的便携式廉价光学纳米镜工具。和银纳米线冷凝器。该设备是一种高效的双向光学隧道,可将可见光压缩到聚光器顶部,与局部分子相互作用,并发回可以解释和可视化这种难以捉摸的纳米世界的信息。如果您在科学课上使用光学显微镜,则显微镜放大物体细节的能力受光的波长限制。

你可能会发现一个物体只能被放大2000倍,然后一切都变得模糊。这是因为无论您的显微镜有多先进,都无法区分比光波长的一半更薄的特征。远场可见光的波长仅为几百纳米。与远场波不同,近场波仅存在于源附近并且不受该定律控制。但他们不是自愿旅行,很难使用或观察。自20世纪20年代以来,科学家们一直认为,通过金属薄膜中的小孔传递光线会产生可以转换成可探测光的近场波,但是第一个成功的原型直到半个世纪之后才制成。

(Boco Park - Liu Group/UCR

诺贝尔化学奖获得者Eric Betzig在成像性能和可靠性方面对早期原型进行了重大改进。从那时起,近场扫描光学显微镜(一种众所周知的技术)被用于揭示许多化学,生物和材料系统的纳米级细节。不幸的是,它已经将近半个世纪了,这项技术仍然非常深奥,很少使用。通过比人类头发直径小1000倍的针孔发光是不容易的。每百万个光子或光粒子中只有一个可以通过针孔到达您想要看到的物体。购买单程机票已经具有挑战性,并且带回有意义信号的往返机票几乎是白日梦。

科学家们为改善这一机会做出了不懈的努力。虽然目前最先进的探测器只允许1,000个光子中的一个到达目标,但加州大学河滨分校的设备可以将一半的光子传输到目标尖端。设计的关键是两步连续聚焦过程。在第一步中,当远场光沿着减薄光纤传播时,其波长在不改变频率的情况下缓慢增加。当它与位于光纤顶部的银纳米线中的电子密度波的波长相匹配时,就可以了!所有能量都转移到电子密度波并开始在纳米线的表面上移动。在聚焦过程的第二步中,波在尖端逐渐凝结成几纳米。

进行这项研究的博士生Sanggon Kim解释说,加州大学河滨分校的设备是一个小银针,有一个明亮的尖端,有点像哈利波特的魔杖,照亮了一个小区域。 Kim使用该装置绘制分子振动的频率,从而分析分子中原子之间的化学键。这被称为尖端增强拉曼光谱成像。近场光学显微镜是最具挑战性的分支,因为它处理非常微弱的信号。它通常需要巨大的,数百万美元的设备来集中光线和繁琐的准备以获得超分辨率的图像。

借助这款新设备,Kim在简单的便携式设备上实现了纳米分辨率。本发明可以是一种强大的分析工具,可以向纳米科学的各个学科的研究人员揭示新的信息世界。将纤维纳米线组件与边缘增强拉曼光谱和扫描隧道显微镜相结合,可以收集高分辨率化学图像,设置简单优雅,使该工具处于光学成像和光谱学的最前沿。该团队对这一成就及其对化学研究的影响感到自豪,并且更加鼓励其在生物和材料研究等广泛领域的潜在应用将进一步促进科学进步。

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