據(jù)最新一期《科學》雜志報道，奧地利格拉茨技術(shù)大學物理研究所聯(lián)合法國南巴黎大學固體物理實驗室，首次成功地對納米表面聲子進行了三維成像，有望促進新的更有效的納米技術(shù)的發(fā)展。
無論是顯微技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲還是傳感器技術(shù)，都依賴于材料表面的電磁場結(jié)構(gòu)。在納米系統(tǒng)中，表面聲子——原子晶格的時間畸變，對物理和熱力學性質(zhì)起著決定性作用。如果能對表面聲子進行特殊操控，就有可能在兩個具有納米表面的組件之間實現(xiàn)更好的熱傳遞。
表面聲子可用于探測器、傳感器或高效的被動冷卻系統(tǒng)中。此外，表面聲子將電磁能量集中在遠紅外范圍內(nèi)，這為造出超分辨率鏡頭、改進振動光譜等鋪平了道路。盡管潛力巨大，但科學家對這一領域的探索仍然很少。為了開發(fā)新的納米技術(shù)，必須首先使表面聲子在納米尺度上實現(xiàn)可視化。
“可視化這些局部場域是更深入地了解基本原理和更好地設計納米結(jié)構(gòu)的起點。”格拉茨技術(shù)大學電子顯微鏡和納米分析研究所所長杰拉爾德·科思萊特納表示，“幾年前才開發(fā)出能記錄聲子較低能量的電子顯微鏡。迄今為止，它們只能在二維平面進行測量。”
在新研究中，他們用電子束激發(fā)了這些晶格振動，用特殊的光譜方法對其進行測量，然后進行了層析成像重建。結(jié)果，氧化鎂納米立方體表面聲子產(chǎn)生的紅外光場首次在三維空間實現(xiàn)了可視化。這使研究人員得以對高場強下產(chǎn)生的某些聲子與環(huán)境的強相互作用進行圖像處理。
研究人員之一、格拉茨技術(shù)大學物理研究所的烏爾里希·霍恩斯特將X射線圖像和計算機斷層成像過程進行了比較。“物體的三維重建可由許多合成的二維投影創(chuàng)建。”他說，“就像在小提琴或吉他上一樣，納米立方體表面的振動被分解成一系列共振。通過選擇這些模式，就可以獲得與實驗數(shù)據(jù)的最佳一致性。”(實習記者 張佳欣)
關(guān)鍵詞： 納米表面聲子
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