將光學(xué)顯微鏡帶到盡可能短的長度和時間尺度，一直是長期追求的目標(biāo)之一，從而將納米基本動力學(xué)與凝聚態(tài)物質(zhì)的宏觀功能聯(lián)系起來。

　　超分辨率顯微鏡，通過利用光學(xué)非線性繞過了遠(yuǎn)場衍射極限。通過利用與針尖限制的漸逝光場線性相互作用，近場顯微鏡已經(jīng)達(dá)到了更高的分辨率，通過探索運(yùn)動中的納米宇宙nanocosm，激發(fā)了研究熱點領(lǐng)域。然而，納米級頂點的有限半徑阻礙了獲得原子級分辨率。

　　近日，德國 雷根斯堡大學(xué)(University of Regensburg)T. Siday, J. Hayes, F. Schiegl，J. Wilhelm, M. A. Huber, Y. A. Gerasimenko & R. Huber等，在Nature上發(fā)文，利用限制消逝場中的原子非線性，以推動全光學(xué)顯微鏡達(dá)到皮米空間和飛秒時間分辨率。

　　All-optical subcycle microscopy on atomic length scales. 原子長度尺度上，全光學(xué)亞循環(huán)顯微學(xué)。

　　圖1: 原子級針尖的近場響應(yīng)-樣品分離。

　　圖2: 基于隧道電流，光波驅(qū)動發(fā)射的皮米衰減。

　　圖3: 光波驅(qū)動的隧道電流產(chǎn)生了太赫茲輻射的微觀圖像。

　　圖4: 近場光隧穿發(fā)射near-field optical tunnelling emission，NOTE顯微鏡的空間分辨率。

　　圖5: 二維材料硒化鎢WSe2的亞循環(huán)近場光隧穿發(fā)射NOTE光譜。

       在這些尺度上，發(fā)現(xiàn)了一種有效的非經(jīng)典近場響應(yīng)，并與光的矢量勢同相，并嚴(yán)格限制在原子尺度內(nèi)。該超快信號的特征在于，大約π/2光學(xué)相位延遲，并且便于隧道動力學(xué)的直接監(jiān)測。在原子力顯微鏡中，納米尺寸缺陷進(jìn)行成像，以及半導(dǎo)體范德華材料上的電流瞬態(tài)進(jìn)行亞周期采樣，展示了這種全光概念的力量。在導(dǎo)電和絕緣量子材料中，在最終短時空尺度上，開啟研究量子光-物質(zhì)相互作用和電子動力學(xué)。

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　　參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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