La nouvelle photographie couleur avec une sonde très efficace peut super focaliser la lumière blanche sur un point de 6 nanomètres


Nano

Crédit photo : Pixabay / domaine public CC0

Les scientifiques ont développé de nouveaux matériaux pour l’électronique de nouvelle génération qui sont si petits que non seulement ils sont indiscernables dans le plus petit des espaces, mais même avec les microscopes optiques les plus puissants, ils ne réfléchissent pas assez de lumière pour montrer des détails fins comme les couleurs. Par exemple, les nanotubes de carbone semblent grisâtres au microscope optique. L’incapacité de distinguer les détails fins et les différences entre les nanomatériaux individuels rend difficile pour les scientifiques d’étudier leurs propriétés uniques et de trouver des moyens de les perfectionner pour utilisation industrielle.

Dans un nouveau rapport en Communication nature, les chercheurs de l’UC Riverside décrivent une d’imagerie révolutionnaire qui compresse la lumière de la lampe en un point de la taille d’un nanomètre. Il tient la lumière au bout d’un nanofil d’argent comme un étudiant de Poudlard pratiquant le sort « Lumos » et l’utilise pour révéler des détails auparavant invisibles, y compris les couleurs.

Les progrès de la résolution des images couleur à un niveau sans précédent de 6 nanomètres aideront les scientifiques à voir les nanomatériaux avec suffisamment de détails pour les rendre plus utiles dans l’électronique et d’autres applications.

Ming Liu et Ruoxue Yan, professeurs agrégés au Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering de l’UC Riverside, ont développé cet outil unique à l’aide d’une technique de superfocalisation développée par l’équipe. La technique a été utilisée dans des travaux antérieurs pour observer la vibration des liaisons moléculaires avec une résolution spatiale de 1 nanomètre sans avoir besoin d’une lentille de focalisation.

Dans le nouveau rapport, Liu et Yan ont modifié l’outil pour mesurer les signaux sur toute la plage de longueurs d’onde visibles qui peuvent être utilisés pour rendre la couleur et représenter les structures de bandes électroniques de l’objet au lieu de simplement les vibrations moléculaires. L’outil pousse la lumière d’une lampe au tungstène dans un nanofil d’argent avec une dispersion ou une réflexion proche de zéro, où la lumière est transportée par l’onde de vibration des électrons libres sur la surface de l’argent.

La lumière condensée quitte la pointe du nanofil d’argent, qui a un rayon de seulement 5 nanomètres, dans un chemin conique, comme le faisceau lumineux d’une lampe de poche. Lorsque la pointe se déplace sur un objet, son influence sur la forme et la couleur du est reconnue et enregistrée.

« C’est comme si vous utilisiez votre pouce pour contrôler le jet d’eau d’un tuyau », a déclaré Liu.

La lumière est ensuite focalisée dans un spectromètre où elle forme un minuscule anneau. En balayant la sonde sur une zone et en prenant deux spectres pour chaque pixel, les chercheurs peuvent utiliser des couleurs pour formuler les images d’absorption et de diffusion. Les nanotubes de carbone à l’origine grisâtres reçoivent leur première photo couleur et un seul nanotube de carbone a maintenant la chance de montrer sa couleur unique.

« Le nanofil d’argent atomiquement lisse avec une pointe acérée et son couplage optique et sa focalisation presque sans diffusion sont cruciaux pour l’imagerie », a déclaré Yan. « Sinon, il y aurait une lumière parasite intense en arrière-plan qui ruinerait tous les efforts. »

Les chercheurs s’attendent à ce que la nouvelle technologie puisse être un outil important pour aider l’industrie des semi-conducteurs à produire des nanomatériaux uniformes avec des propriétés cohérentes pour une utilisation dans les appareils électroniques. La nouvelle technique de nano-imagerie en couleur pourrait également être utilisée pour améliorer la compréhension de la catalyse, de l’optique quantique et de la nanoélectronique.

Liu, Yan et Ma ont participé à la recherche de Xuezhi Ma, chercheur postdoctoral à l’Université Temple qui travaillait sur le projet dans le cadre de son doctorat à l’UCR Riverside. Les chercheurs comprenaient également les étudiants de l’UCR Qiushi Liu, Ning Yu, Da Xu, Sanggon Kim, Zebin Liu, Kaili Jiang et le professeur Bryan Wong.

L’article s’intitule  » Imagerie spectroscopique de transmission et de diffusion optique à résolution de 6 nm de nanotubes de carbone à l’aide d’une source de lumière blanche de l’ordre du nanomètre « .


La sonde à fibre optique peut voir les liaisons moléculaires


Plus d’information:
Imagerie par transmission optique et spectroscopie de diffusion super-résolution 6 nm de nanotubes de carbone à l’aide d’une source de lumière blanche de l’ordre du nanomètre, Communication nature (2021). DOI : 10.1038 / s41467-021-27216-5

Fourni par l’Université de Californie – Riverside

Citation: Une nouvelle photographie couleur avec une sonde très peut super focaliser la lumière blanche sur un point de 6 nanomètres (2021, 25 novembre), consulté le 25 novembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-11-photography-high -Efficacité-sonde-super-focus-blanc.html

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