超快全息手感光学显微镜

一种用于研究光与物质相互作用的高速显微方法，使得在极短时间尺度上观察光学过程成为可能。为此，一个德意联合研究团队创新性地将全息成像与超快光谱技术相结合。通过这种方式，即使是寿命极短的电子和磁现象——这些现象在新型能源材料的开发与应用中扮演着重要角色——也能被观测到。

该研究由海德堡大学物理化学研究所、米兰理工大学以及位于米兰的光子学与纳米技术研究所的科学家们共同完成。研究结果已发表于《自然·光子学》期刊。

这项研究的核心是一台泵浦探测显微镜，用于开展所谓的激发与探测实验。在此过程中，首先由一个短光脉冲激发待研究材料，随后第二个脉冲记录其随时间变化的响应。通过对比激发开启与关闭状态下的测量结果，这些过程得以被精确重建。

Julia Anthea Gessner博士解释道："将全息成像与超快光谱相结合，使我们能够在飞秒到皮秒的时间尺度上，空间分辨地观测电子与磁动力学过程，并对其进行追踪"。她是"N-杂多环作为功能材料"合作研究中心1249的项目负责人，也是物理化学研究所的课题组组长。

来自米兰理工大学的Martin Hörmann博士解释道：“德意研究团队开发的这一创新方法，能够在大视场内同时对超快电磁现象进行成像。与其他显微技术不同，这使得在微米尺度上对区域进行成像成为可能，并能生成电子电荷与自旋动力学的时间分辨电影。"

此外，光诱导的材料光学特性变化也能通过这种方式被可视化。"我们的手性光学方法由此开辟了直接观察复杂材料中动态过程的崭新可能性，"Hörmann博士说道。他与Gessner博士及博士生Federico Visentin共同在此项研究中发挥了关键作用。

这种高分辨率超快成像技术主要旨在用于能源材料。这些材料与太阳能电池、LED、自旋LED或创新型电子元件等可持续技术息息相关。海德堡大学物理化学研究所的Felix Deschler教授强调："该显微技术为理解超快光学过程提供了新见解，特别是针对这些过程如何随材料的组成与结构变化而变化。"

据米兰光子学与纳米技术研究所的科学家Franco V. A. Camargo教授称，对光与物质相互作用的研究，可为开发高效、耐用的光电子学与自旋电子学元器件提供重要见解。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41566-025-01824-9