Вчені розробили технологію кольорової зйомки на нанорівні
Новий інструмент, розроблений вченими з Національної лабораторії Лоуренса в Берклі американського Міністерства енергетики, дозволяє проводити зйомку і отримувати кольорові зображення мікроскопічних об'єктів з великою роздільною здатністю. Дослідники розробили цей інструмент, званий "дзвіницею", для досліджень процесів, що відбуваються на фундаментальному рівні під час перетворення сонячної енергії в електричну. Але цей винахід може показати наносвіт абсолютно в новому світлі всім вченим, які працюють в області нанотехнологій.
"Ми знайшли спосіб об'єднає переваги мікроскопії з перевагами оптичної спектроскопії" - розповідає Алекс Вебер-Барджиони (Alex Weber-Bargioni), вчений з центру Molecular Foundry, центру нанотехнологій в лабораторії Лоуренса. - Тепер у нашому розпорядженні є інструмент, що дозволяє фактично розглянути всі хімічні і фізичні перетворення, оптичні процеси на нанорівні, на рівні, де вони відбуваються".
Для створення нової технології отримання зображень вчені використовували поверхневі плазмоны, коливання вільних електронів на поверхні металів, які взаємодіють з фотонами світла. Плазмоны на поверхні матеріалів, розділені невеликими проміжками, можуть виступати в якості мікролінз, що виступають у ролі колекторів, що підсилюють і фокусуючих потік світла, що дає більш сильний оптичний сигнал і дозволяє вченим зробити якісні знімки.
Для реалізації даної технології вчені створили на кінці оптоволокна клиновидний чотиригранний наконечник. Дві протилежні сторони цього наконечника покриті золотом. І ці два шару золота відокремлені один від одного проміжком шириною в декілька нанометрів. Така структура дозволяє направити світло різних довжин хвиль у бік розширюється області наконечника, а роздільна здатність пристрою визначається товщиною проміжку між золотими шарами.
Подібні наконечники використовуються в звичайних атомно-силових мікроскопах (atomic force microscope, AFM). Металевий гострий наконечник рухається уздовж досліджуваного зразка і дозволяє отримати "топографічну карту" зразка з поднаноразмерной роздільною здатністю. Результати виходять досить точними і наочними, але вони містити тільки геометричну інформацію і не містять ніякої інформації про хімічний склад і фізичну будову досліджуваного матеріалу.
Заміну звичайного металевого наконечника AFM наконечником-"дзвіницею" можна порівняти з переходом від чорно-білого фотознімку до цифрового знімка з насиченими кольорами. Крім того, що залишається можливим отримання просторової будови досліджуваного зразка, для кожного пікселя створюваного зображення виходить маса іншої оптичної інформації. Розшифрувавши цю оптичну інформацію стає можливим ідентифікувати окремі атоми, різновиди молекул і отримати докладну інформацію про структуру електронного хмари молекул.