Гиперболические метаматериалы позволяют наноразмерную «дактилоскопию»

Гиперболические метаматериалы представляют собой искусственно созданные структуры, которые могут быть сформированы путем нанесения чередующихся тонких слоев проводника, такого как серебро или графен. Одной из их специальных способностей является поддержка распространения очень узкого светового луча, который можно получить, поместив наночастицу на ее верхнюю поверхность и освещая ее лазерным лучом.

Очень трудно реализовать на практике субволновые изображения неизвестных и произвольных объектов, но, как сообщают исследователи из Мичиганского университета и Университета
Purdue в APL Photonics , не всегда необходимо получать полное изображение, когда что-то об этом объекте уже известно.

«Один знакомый пример из повседневной жизни — это отпечатки пальцев», — сказал Теодор Б. Норрис из Мичиганского университета. «Система распознавания отпечатков пальцев не должна получать полное изображение отпечатка пальца в высоком разрешении — она ​​только должна распознать его». Поэтому один из соавторов Евгений Нариманов начал задумываться о том, можно ли идентифицировать объекты нанометрового размера без необходимости получения полных изображений.

Направление распространения луча внутри гиперболического метаматериала зависит от длины волны света. Прокручивая длину волны падающего света, узкий луч сканирует нижний гиперболический метаматериал и его воздушную границу. Если нанообъекты расположены вблизи нижней границы, они рассеивают свет; это рассеяние является наиболее сильным, когда узкий луч направлен на них.

Эти картинки показывают, как луч внутри гиперболического метаматериала меняет свое направление, когда длина волны света изменяется от 800 до 1600 нанометров. Предоставлено: Zhengyu Huang «Мы можем измерить мощность рассеянного света с помощью фотоприемника и построить график зависимости мощности рассеянного света от длины волны падающего света», — сказал Чжэнью Хуан, аспирант Мичиганского университета. «Такой график кодирует пространственную информацию о нанообъектах по длине волны пика рассеяния на графике и кодирует информацию о материале по высоте пика».

График служит «отпечатком пальца», который позволяет исследователям определить расстояние нижнего нанообъекта, который должен быть обнаружен относительно верхней наночастицы, а также расстояние между двумя нанообъектами и их материальный состав.

Получение доступа к наноразмерному миру с помощью оптики было одним из наиболее активно преследуемых рубежей в оптике за последнее десятилетие. «Традиционный микроскоп ограничен в разрешении длиной волны света», — сказал Хуан. «И, используя обычный микроскоп, наименьшая особенность, которую можно разрешить, составляет около 250 нанометров для видимого света — также известный как предел Аббе».

Выход за этот предел и разрешение мелких функций потребует некоторых передовых технологий. «В большинстве случаев это методы визуализации, в которых измерения содержат объекты, представляющие интерес, — пояснил Хуан. «Но вместо того, чтобы следовать подходу к визуализации, наша работа демонстрирует новый способ получения пространственной и материальной информации о микроскопическом мире посредством процесса « снятия отпечатков пальцев». Важно отметить, что он может разрешать два объекта, которые находятся на расстоянии всего 20 нанометров друг от друга, что намного выше предела Аббе.

«Наша работа может потенциально найти применение в биомолекулярных измерениях», — сказал Хуан. «Люди заинтересованы в определении расстояния между двумя биомолекулами с наноразмерным разделением, например, которое можно использовать для изучения взаимодействия между белками. И наш метод может также использоваться для мониторинга промышленного продукта, чтобы определить, были ли наноструктурированные детали изготовлены по спецификации».

Сайт источника https://phys.org/news/2019-02-hyperbolic-metamaterials-enable-nanoscale-fingerprinting.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

meanderss.ru © 2020

Adblock
detector