在纳米尺度下操纵光

利用聚焦离子束技术，通过对金针尖端的纳米处理，实现了对扫描隧道显微镜结中纳米尺度光的操控。德国柏林Fritz-Haber研究所的研究人员证明，纳米级等离子结中的“纳米光”光谱可以通过等离子Fabry-Pérot尖端进行调制（“Near-Field Manipulation in a Scanning Tunneling Microscope Junction with Plasmonic Fabry-Pérot Tips”）。

纳米光的精确控制与纳米成像和光谱学研究纳米材料和单分子的结构、动力学、光电性能有着重要的关系。 

通过隧穿电子（e-）在扫描隧道显微镜结中激发具有等离子体Fabry-Pérot 尖端纳米光（局域表面等离子体）。发射光（hv）显示了由轴上传播的表面等离子激元Fabry-Pérot干扰产生的调制光谱。 

 
 

（图片来源：Kumagai Takashi）

光学显微镜和光谱学的空间分辨率取决于光在空间中的限制程度，由于衍射极限的限制，光在空间中的限制程度通常最多只能限制在半微米左右。然而，通过激发局域表面等离子体共振（LSPR），利用金属纳米结构可以将光限制在纳米尺度上。 

在尖锐的金属尖端拥有这样的“纳米光”特别有用，因为它可以用于扫描隧道发光（STL）和散射型扫描近场光学显微镜（S-SNOM），执行纳米级成像和光谱分析，以观察纳米材料甚至单个分子。 

然而，在纳米结中精确操纵纳米光仍然是一个突出的问题。由于纳米光（LSPR）的性质是由尖端的纳米结构决定的，因此其操作需要纳米级的精细加工技术。 

此外，由于电磁场的强增强效应，限制在纳米腔中的纳米光是非常重要的，这使得超灵敏的纳米成像和光谱技术成为可能。 

柏林Fritz-Haber研究所由Kumagai博士领导的一个研究小组，现在证明通过使用聚焦离子束（FIB）研磨技术精确地塑造等离子体金尖端，可以实现纳米光谱的操控。