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我国制成飞秒时间分辨近场光学系统

品牌专栏中国仪表网2007年08月07日 08:32人气:629

科学时报北京7月31日讯(记者王学健)北京大学物理学院教授张家森在近期出版的《物理学报》上,发表了题为《飞秒时间分辨近场光学系统实现及其应用》的论文。这篇文章表明,我国科学家实现了国内首例飞秒近场光学系统,时间分辨率达到170飞秒,空间分辨率达到80纳米。此前,国际上只有瑞典、日本等国的几个研究小组达到这一水平。在7月27日举行的中国科协第七次科技期刊与媒体见面会上,有关专家将这一成果推荐给大众媒体。

  据介绍,由于纳米科技的发展,科学家已能研究纳米尺度甚至亚纳米尺度的物理过程。在时间尺度上的很多重要过程,如化学反应及光合作用等,往往发生在飞秒(1飞秒为10-15秒)量级。近年来,随着飞秒脉冲激光技术的发展,飞秒时间分辨光谱技术在纳米材料的载流子弛豫动力学、化学反应动力学、光合作用超快过程等研究领域得到广泛应用。其中很多研究对象的超快动力学性质具有高度空间依赖性,如纳米材料、量子线、量子点以及光合系统捕光色素复合物等。由于普通的远场飞秒光谱技术受衍射极限限制,无法对纳米结构的非均一性所造成的精细结构加以分析,有必要在突破光学衍射极限的尺度上进行探测。

  该论文作者在实验技术和方法上具有创新性。他们将飞秒光脉冲和近场光学显微镜结合,成功实现了飞秒时间分辨近场光学系统。该系统通过高频声光调制和差频锁相探测,极大提高了信噪比,消除了抽运、探测光本底信号,从而在收集模式下测得飞秒时间分辨的透射光微弱信号变化。同时获得了80纳米的空间分辨和170飞秒的时间分辨测量。科研人员利用该实验系统,研究了金纳米结构的热电子弛豫动力学过程,观察到不同位置间热电子弛豫动力学的差异。

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