0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

一种利用金属纳米线上的表面等离激元干涉场作为激发源的超分辨激发和成像方法

MEMS 来源:未知 作者:李倩 2018-05-10 10:02 5767次阅读

光的衍射极限限制了常规光学成像的分辨率和介质光子器件的尺寸,将对光的操控和利用制约在波长水平,而金属纳米结构的表面等离激元可以将光场束缚在纳米结构表面,使突破衍射极限的纳米尺度光操控成为可能。金属纳米线不仅具有显著的局域电磁场增强效应,可以在纳米尺度上增强光与原子、分子、量子点、色心等纳米量子光源的相互作用,而且支持传输的表面等离激元模式,可作为等离激元纳米波导实现亚波长束缚的光信号传输,是构建片上纳米光子回路的基本元件。金属纳米线与单个纳米量子光源的耦合可以实现单个量子化的表面等离激元的产生和传输,对该体系的研究对于深入认识单光子水平上光与物质相互作用的基本物理和设计纳米量子光子器件都具有重要意义。集成在金属纳米线上的多个纳米量子光源可以通过表面等离激元发生相互作用,产生新的光学现象,如协同辐射和量子纠缠。当纳米光源之间的距离达到亚波长尺度时,光学显微镜的分辨率限制了对金属纳米线上的多个纳米光源进行超分辨成像和超分辨可控激发,阻碍了相关实验的进展。

图1. 利用银纳米线表面等离激元实现对量子点的可控激发

针对上述问题,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件实验室魏红副研究员和合作者设计了一种利用金属纳米线上的表面等离激元干涉场作为激发源的超分辨激发和成像方法。由于表面等离激元干涉条纹的周期远小于激发光波长,这种方法具有突破衍射极限的光学分辨率。银纳米线上的传输表面等离激元与局域表面等离激元的干涉形成之字形分布的电场,反向传输的两束表面等离激元干涉形成周期性对称分布的电场。通过调控两束激发光之间的相位差,上述两种等离激元干涉场的分布都沿着纳米线移动,使纳米线上的量子点处的电场强度发生变化,从而可以调控量子点的激发。利用该方法可以实现对相距几十纳米的两个量子点的选择性激发,实验中通过对相距100 nm的两个量子点的选择性激发演示了该技术的可行性。通过将结构照明显微成像技术与金属纳米线上的表面等离激元干涉场相结合,利用模拟计算实现了对多个量子点的超分辨光学成像,分辨率约为96 nm。该工作为研究和表征等离激元纳米波导与多个纳米量子光源耦合体系的光学特性提供了一种实验方法,对于深入认识纳米尺度上表面等离激元增强的光与物质相互作用的机理和规律、设计基于表面等离激元的纳米/量子光子器件和回路等具有重要意义。相关研究结果发表在Nano Letters 18, 2009-2015 (2018)。

图2. 利用银纳米线表面等离激元选择性激发两个相距100 nm的量子点中的任意一个

魏红副研究员对金属纳米线表面等离激元的物理特性及其调控进行了长期的系统的研究,取得了一系列原创性的成果。最近她和合作者受邀在国际著名综述期刊Chemical Reviews(影响因子47.9)上发表邀请综述Plasmon Waveguiding in Nanowires [Chemical Reviews 118, 2882-2926 (2018)]。该论文得到了审稿人一致的高度评价,被认为是一篇非常及时、全面和权威的综述(“a very timely and comprehensive review”, “a comprehensive and authoritative review”),是纳米等离激元光子学领域最好的综述论文之一(“one of the best reviews in nanoplasmonics field”)。

图3. 将表面等离激元干涉场用于结构照明显微成像技术实现对多个量子点的超分辨光学成像

上述工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的资助。

图4. 金属纳米线中表面等离激元传输的示意图、表面等离激元模式色散关系的示意图以及三个研究方向

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 成像
    +关注

    关注

    2

    文章

    247

    浏览量

    30590
  • 纳米
    +关注

    关注

    2

    文章

    700

    浏览量

    37313
  • 量子点
    +关注

    关注

    7

    文章

    248

    浏览量

    25987

原文标题:物理所利用表面等离激元首次实现单个量子光源的超分辨选择性激发和成像

文章出处:【微信号:MEMSensor,微信公众号:MEMS】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    相关推荐

    OptiFDTD应用:纳米盘型谐振腔等离子体波导滤波器

    简介 : 表面等离子体(SPPs)是由于金属中的自由电子和电介质中的电磁场相互作用而在金属表面捕获的电磁波,并且它在垂直于界面的方向上
    发表于 01-09 08:52

    中科大发现源于纳米天线效应的新电光现象

    纳米量级,并非常接近另金属表面而形成纳米腔室时,就可以利用局域
    发表于 04-24 09:08

    中科大发现源于纳米天线效应的新电光现象

    纳米量级,并非常接近另金属表面而形成纳米腔室时,就可以利用局域
    发表于 04-24 09:32

    方波激发下Er~(3+)上转换红光激发机理的研究

    的过程。通过建立速率方程模型分析4F9/2能级的上升和衰减特性与中间能级的关系,确定808 nm LD激发下上转换红光的激发机理,同时提供了一种通过上转换发光,用光电倍增管测量红外能级寿命的
    发表于 05-28 13:39

    纳米编码器 NG-B精密纳米编码器

    实用和更坚固的制造工艺来封装它。NG-B纳米编码器简介:NG-B计量系统的些特点是独无二的,特别像它低成本、快速、高度精确的插值算法(一种图像处理
    发表于 11-18 14:53

    纳米结构如何提高光学传感器灵敏度?

    教授领导的HZB(德国亥姆霍兹国家研究中心联合会)青年研究组“Nano-SIPPE”正致力于开发这类纳米结构。计算机模拟是进行这类研究的一种重要工具。来自Nano-SIPPE团队的Carlo Barth
    发表于 10-30 11:00

    基于硅纳米线的生物气味传感器是什么?

    基于硅纳米线的生物气味传感器是什么?硅纳米线表面连接修饰OBP蛋白分子的方法有哪些?基于硅纳米线的气味识别生物传感器的结构是如何构成的?
    发表于 07-11 07:43

    微型ICP激发源微电路组件的参数设计

    本文简要介绍了一种采用微结构平面螺旋线圈的新的ICP(电感耦合等离子体)光谱激发源。作者设计加工出的基于PCB(印刷电路板)镀金工艺的微型ICP激发源在13.56MHz下成功启燃,并给出
    发表于 07-30 17:48 16次下载

    一种可用近红外光激发的电压荧光纳米探针

    稀土元素掺杂的上转换纳米颗粒(UCNPs)是类近红外光激发,紫外、可见光多重发射的反斯托克斯发光纳米材料。由于其深组织穿透度、低背景荧光、多重发射的特性,已在生物
    的头像 发表于 04-29 10:06 3730次阅读

    一种纯相细InAs–Al纳米线的制造方法

    首次在极细的InAs纳米线上原位外延生长出超导铝薄膜,并观察到硬超导能隙和双电子库仑阻塞现象。通过调节纳米线的直径,为未来研究马约拉纳零能模打开了个新的实验维度。
    的头像 发表于 04-11 13:17 1304次阅读

    利用表面干涉实现纳米尺度的能谷调制

    随着半导体先进制程逼近摩尔定律的极限,光电器件的尺寸到达纳米量级,传统的理论在逐步失效,而小尺寸器件中的新机理逐渐成为器件性能提升的机遇。能谷是半导体材料能带的极值点,通过调节激发的电子-空穴对(即激子)在不同能谷中的分布
    的头像 发表于 09-05 15:37 1002次阅读

    介绍二维狄拉克和亚波长准粒子激发之间的光与物质相互作用

    近年来物理学的研究发现,以石墨烯为代表的二维材料和三维拓扑绝缘体可以支持一种新型的极化:狄拉克
    的头像 发表于 01-30 15:51 1531次阅读

    清华大学在快激光微纳制造领域获得新进展

    近日,清华大学机械系在快激光微纳制造领域获得新进展,提出了基于快激光分子调节实现自下
    的头像 发表于 05-31 14:38 993次阅读
    清华大学在<b class='flag-5'>超</b>快激光微纳制造领域获得新进展

    光学频段碳化硅极化透镜为光学成像发展提供新思路

    我国科学家参与的项研究借助多频率组合复频波激发方法,成功将原有的成像分辨率由照明波长十分之
    的头像 发表于 08-24 09:32 1218次阅读

    用于远分辨医学成像的可生物降解柔性声学表面功能器件

    声人工结构表面一种可产生特殊物理效应的新颖声学结构,其独特之处在于能够对声波的相位、振幅进行完全控制,可个性化定制任意波,在高/
    的头像 发表于 09-08 10:00 1622次阅读
    用于远<b class='flag-5'>场</b>高<b class='flag-5'>分辨</b>医学<b class='flag-5'>成像</b>的可生物降解柔性声学<b class='flag-5'>超</b>构<b class='flag-5'>表面</b>功能器件